decic

Вычисление допустимых начальных условий для ode15i

Синтаксис

[y0_new,yp0_new]
= decic(odefun,t0,y0,fixed_y0,yp0,fixed_yp0)

[y0_new,yp0_new]
= decic(odefun,t0,y0,fixed_y0,yp0,fixed_yp0,options)

[y0_new,yp0_new,resnrm]
= decic(___)

Описание

пример

[y0_new,yp0_new] = decic(odefun,t0,y0,fixed_y0,yp0,fixed_yp0) использование y0 и yp0 как предполагает для начальных условий полностью неявной функции odefun, содержит компоненты, заданные fixed_y0 и fixed_yp0 как зафиксировано, затем вычисляет значения для нефиксированных компонентов. Результатом является полный набор сопоставимых начальных условий. Новые значения yo_new и yp0_new удовлетворите odefun(t0,y0_new,yp0_new) = 0 и подходят, чтобы использоваться в качестве начальных условий с ode15i.

[y0_new,yp0_new] = decic(odefun,t0,y0,fixed_y0,yp0,fixed_yp0,options) также использует структуру опций options задавать значения для AbsTol и RelTol. Создайте использование структуры опций odeset.

[y0_new,yp0_new,resnrm] = decic(___) возвращает норму odefun(t0,y0_new,yp0_new) как resnrm. Если норма кажется незаконно большой, то используйте options уменьшить допуск относительной погрешности RelTol, который имеет значение по умолчанию 1e-3.

Примеры

свернуть все

Вычисление сопоставимых начальных условий для неявных уравнений

Скрипт Open Live Script

Рассмотрите неявную систему уравнений

$\begin{array}{cc} 0 & = 2 y_{1}^{'} - y_{2} \\ 0 & = y_{1} + y_{2} \end{array}$

Эти уравнения являются достаточно прямыми, что просто прочитать сопоставимые начальные условия для переменных. Например, если вы фиксируете $y_{1} = 1$ то $y_{2} = - 1$ согласно второму уравнению и $y_{1}^{'} = - 1 / 2$ согласно первому уравнению. Начиная с этих значений $y_{1}$ , $y_{1}^{'}$ , и $y_{2}$ удовлетворите уравнениям, они сопоставимы.

Подтвердите эти значения при помощи decic вычислить сопоставимые начальные условия для уравнений, фиксируя значение $y_{1} = 1$ . Используйте предположения y0 = [1 0] и yp0 = [0 0], которые не удовлетворяют уравнениям и таким образом противоречивы.

odefun = @(t,y,yp) [2*yp(1)-y(2); y(1)+y(2)];
t0 = 0;
y0 = [1 0];
yp0 = [0 0];
[y0,yp0] = decic(odefun,t0,y0,[1 0],yp0,[])

Решение неявного ОДУ Weissinger

Скрипт Open Live Script

Вычислите сопоставимые начальные условия и решите неявный ОДУ с ode15i.

Уравнение Вайссингера

${ty}^{2} {(y^{'})}^{3} - y^{3} {(y^{'})}^{2} + t (t^{2} + 1) y^{'} - t^{2} y = 0$ .

Поскольку уравнение находится в типовой форме $f (t, y, y^{'}) = 0$ , можно использовать ode15i функция, чтобы решить неявное дифференциальное уравнение.

Уравнение кода

Закодировать уравнение в форме, подходящей для ode15i, необходимо записать функцию с входными параметрами для $t$ , $y$ , и $y^{'}$ это возвращает остаточное значение уравнения. Функциональный @weissinger кодирует это уравнение. Просмотрите файл функции.

type weissinger

function res = weissinger(t,y,yp)
%WEISSINGER  Evaluate the residual of the Weissinger implicit ODE
%
%   See also ODE15I.

%   Jacek Kierzenka and Lawrence F. Shampine
%   Copyright 1984-2014 The MathWorks, Inc.

res = t*y^2 * yp^3 - y^3 * yp^2 + t*(t^2 + 1)*yp - t^2 * y;

Вычислите сопоставимые начальные условия

ode15i решатель требует сопоставимых начальных условий, то есть, начальные условия, предоставленные решателю, должны удовлетворить

$f (t_{0}, y, y^{'}) = 0$ .

Поскольку возможно предоставить противоречивые начальные условия и ode15i не проверяет на непротиворечивость, рекомендуется, чтобы вы использовали функцию помощника decic вычислить такие условия. decic содержит некоторые заданные зафиксированные переменные и вычисляет сопоставимые начальные значения для незакрепленных переменных.

В этом случае зафиксируйте начальное значение $y (t_{0}) = \sqrt{\frac{3}{2}}$ и позвольте decic вычислите сопоставимое начальное значение для производной $y^{'} (t_{0})$ , запуск с исходного предположения $y^{'} (t_{0}) = 0$ .

t0 = 1;
y0 = sqrt(3/2);
yp0 = 0;
[y0,yp0] = decic(@weissinger,t0,y0,1,yp0,0)

y0 = 1.2247

yp0 = 0.8165

Решите уравнение

Используйте сопоставимые начальные условия, возвращенные decic с ode15i решать ОДУ по временному интервалу $[1 10]$ .

[t,y] = ode15i(@weissinger,[1 10],y0,yp0);

Постройте результаты

Точное решение этого ОДУ

$y (t) = \sqrt{t^{2} + \frac{1}{2}}$ .

Постройте числовое решение y вычисленный ode15i против аналитического решения ytrue.

ytrue = sqrt(t.^2 + 0.5);
plot(t,y,'*',t,ytrue,'-o')
legend('ode15i', 'exact')

Figure contains an axes object. The axes object contains 2 objects of type line. These objects represent ode15i, exact.

Входные параметры

свернуть все

`odefun` — Функции, чтобы решить
указатель на функцию

Функции, чтобы решить в виде указателя на функцию, который задает функции, которые будут интегрированы. odefun представляет систему неявных дифференциальных уравнений, что вы хотите решить использование ode15i.

Функциональный f = odefun(t,y,yp), для скалярного t и вектор-столбцы y и yp, должен возвратить вектор-столбец f из типа данных single или double это соответствует $f (t, y, y')$ odefun должен принять все три входных параметра, tY, и yp даже если один из аргументов не используется в функции.

Например, чтобы решить $y' - y = 0$ , используйте эту функцию.

function f = odefun(t,y,yp)
f = yp - y;

Для системы уравнений, выхода odefun вектор. Каждое уравнение становится элементом в векторе решения. Например, чтобы решить

$\begin{array}{l} y'_{1} - y_{2} = 0 \\ y'_{2} + 1 = 0, \end{array}$

используйте эту функцию.

function dy = odefun(t,y,yp)
dy = zeros(2,1);
dy(1) = yp(1)-y(2);
dy(2) = yp(2)+1;

Для получения информации о том, как предоставить дополнительные параметры функции odefun, смотрите Функции Параметризации.

Пример: @myFcn

Типы данных: function_handle

`t0` — Начальное время
скаляр

Начальное время в виде скаляра. decic использует начальное время, чтобы вычислить сопоставимые начальные условия, которые удовлетворяют odefun(t0,y0_new,yp0_new) = 0.

Типы данных: single | double

`y0` — Исходные предположения для `y`- компоненты
вектор

Исходные предположения для y- компоненты в виде вектора. Каждый элемент в y0 задает начальное условие для одной зависимой переменной $y_{n}$ в системе уравнений, заданной odefun.

Типы данных: single | double

`fixed_y0` `Y`- компоненты, чтобы содержать зафиксированный
вектор 1 с и 0s | `[]`

y- компоненты, чтобы содержать зафиксированный в виде вектора 1 с и 0s, или как [].

Установите fixed_y0(i) = 1 если никакое изменение не разрешено в предположении для y0(i).
Установите fixed_y0 = [] если какая-либо запись может быть изменена.

Вы не можете зафиксировать больше, чем length(yp0) компоненты. В зависимости от определенной проблемы не всегда возможно зафиксировать определенные компоненты y0 или yp0. Это - лучшая практика, чтобы не зафиксировать больше компонентов, чем необходимо.

`yp0` — Исходные предположения для `y'`- компоненты
вектор

Исходные предположения для y'- компоненты в виде вектора. Каждый элемент в yp0 задает начальное условие для одной дифференцируемой зависимой переменной $y'_{n}$ в системе уравнений, заданной odefun.

Типы данных: single | double

`fixed_yp0` `Y`- компоненты, чтобы содержать зафиксированный
вектор 1 с и 0s | `[]`

y'- компоненты, чтобы содержать зафиксированный в виде вектора 1 с и 0s, или как [].

Установите fixed_yp0(i) = 1 если никакое изменение не разрешено в предположении для yp0(i).
Установите fixed_yp0 = [] если какая-либо запись может быть изменена.

`options` — Структура опций
массив структур

Структура опций в виде массива структур. Используйте odeset функция, чтобы создать или изменить структуру опций. Соответствующие опции для использования с decic функцией является RelTol и AbsTol, то, которые управляют порогами ошибок, использовалось для расчета начальных условий.

Пример: options = odeset('RelTol',1e-5)

Типы данных: struct

Выходные аргументы

свернуть все

`y0_new` — Сопоставимые начальные условия для `y0`
вектор

Сопоставимые начальные условия для y0, возвращенный как вектор. Если значение resnrm мал, затем yo_new и yp0_new удовлетворите odefun(t0,y0_new,yp0_new) = 0 и подходят, чтобы использоваться в качестве начальных условий с ode15i.

`yp0_new` — Сопоставимые начальные условия для `yp0`
вектор

Сопоставимые начальные условия для yp0, возвращенный как вектор. Если значение resnrm мал, затем yo_new и yp0_new удовлетворите odefun(t0,y0_new,yp0_new) = 0 и подходят, чтобы использоваться в качестве начальных условий с ode15i.

`resnrm` — Норма невязки
вектор

Норма невязки, возвращенной как вектор. resnrm норма odefun(t0,y0_new,yp0_new).

Маленькое значение resnrm указывает на это decic успешно вычисленные сопоставимые начальные условия, которые удовлетворяют odefun(t0,y0_new,yp0_new) = 0.
Если значение resnrm является большим, попытайтесь настроить пороги ошибок RelTol и AbsTol использование options входной параметр.

Советы

ihb1dae и iburgersode использование файлов в качестве примера decic вычислить сопоставимые начальные условия прежде, чем решить с ode15i. Введите edit ihb1dae или edit iburgersode просмотреть код.
Можно дополнительно использовать decic вычислить сопоставимые начальные условия для ДАУ, решенных ode15s или ode23t. Для этого выполните эти шаги.
1. Перепишите систему уравнений в полностью неявной форме f(t,y,y') = 0.
2. Вызвать decic вычислить сопоставимые начальные условия для уравнений.
3. Задайте y0_new как начальное условие в вызове решателя, и задают yp_new как значение InitialSlope опция odeset.

Смотрите также

ode15i | odeget | odeset

Представлено до R2006a

Документация

decic

Синтаксис

Описание

Примеры

Вычисление сопоставимых начальных условий для неявных уравнений

Решение неявного ОДУ Weissinger

Входные параметры

`odefun` — Функции, чтобы решить
указатель на функцию

`t0` — Начальное время
скаляр

`y0` — Исходные предположения для `y`- компоненты
вектор

`fixed_y0` `Y`- компоненты, чтобы содержать зафиксированный
вектор 1 с и 0s | `[]`

`yp0` — Исходные предположения для `y'`- компоненты
вектор

`fixed_yp0` `Y`- компоненты, чтобы содержать зафиксированный
вектор 1 с и 0s | `[]`

`options` — Структура опций
массив структур

Выходные аргументы

`y0_new` — Сопоставимые начальные условия для `y0`
вектор

`yp0_new` — Сопоставимые начальные условия для `yp0`
вектор

`resnrm` — Норма невязки
вектор

Советы

Смотрите также

Документация MATLAB

Поддержка

Документация

decic

Синтаксис

Описание

Примеры

Вычисление сопоставимых начальных условий для неявных уравнений

Решение неявного ОДУ Weissinger

Входные параметры

odefun — Функции, чтобы решить указатель на функцию

t0 — Начальное время скаляр

y0 — Исходные предположения для y- компоненты вектор

fixed_y0 Y- компоненты, чтобы содержать зафиксированный вектор 1 с и 0s | []

yp0 — Исходные предположения для y'- компоненты вектор

fixed_yp0 Y- компоненты, чтобы содержать зафиксированный вектор 1 с и 0s | []

options — Структура опций массив структур

Выходные аргументы

y0_new — Сопоставимые начальные условия для y0 вектор

yp0_new — Сопоставимые начальные условия для yp0 вектор

resnrm — Норма невязки вектор

Советы

Смотрите также

Документация MATLAB

Поддержка

`odefun` — Функции, чтобы решить
указатель на функцию

`t0` — Начальное время
скаляр

`y0` — Исходные предположения для `y`- компоненты
вектор

`fixed_y0` `Y`- компоненты, чтобы содержать зафиксированный
вектор 1 с и 0s | `[]`

`yp0` — Исходные предположения для `y'`- компоненты
вектор

`fixed_yp0` `Y`- компоненты, чтобы содержать зафиксированный
вектор 1 с и 0s | `[]`

`options` — Структура опций
массив структур

`y0_new` — Сопоставимые начальные условия для `y0`
вектор

`yp0_new` — Сопоставимые начальные условия для `yp0`
вектор

`resnrm` — Норма невязки
вектор