Métodos semi-implícitos y semi-explicitos de Adams-Bashforth-Moulton
Autores: Tutueva, Aleksandra; Karimov, Timur; Butusov, Denis
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Métodos semi-implícitos y semi-explicitos de Adams-Bashforth-Moulton
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Métodos de integración multietapa
Estabilidad
Integración implícita
Costos computacionales
Técnicas semi-implícitas
Solucionadores de EDO
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los métodos de integración multietapa son ampliamente utilizados en la simulación de sistemas dinámicos de alta dimensión debido a sus bajos costos computacionales. Sin embargo, la estabilidad de estos métodos disminuye con el aumento del orden de precisión, por lo que hay margen conocido para mejorar. Una de las posibles formas de aumentar la estabilidad es la integración implícita, pero esto conlleva un crecimiento suficiente en los costos computacionales. Recientemente, el desarrollo de técnicas semi-implícitas ha logrado un gran éxito en la construcción de solucionadores eficientes de ecuaciones diferenciales ordinarias (ODE) de un solo paso. Por lo tanto, el desarrollo de métodos de integración multietapa semi-implícitos es de interés. En este documento, proponemos una solución sencilla para aumentar la eficiencia numérica de los métodos predictor-corrector de Adams-Bashforth-Moulton utilizando integración semi-implícita. Presentamos una descripción general de los métodos propuestos y mostramos explícitamente la superioridad de los solucionadores de ODE basados en métodos predictor-corrector semi-implícitos sobre sus contrapartes explícitas e implícitas. Para validar esto, se proporcionan gráficos de rendimiento para la simulación del oscilador de Van der Pol y el sistema caótico de Rossler con tamaño de paso fijo y variable. Los resultados obtenidos pueden aplicarse en el desarrollo de software de simulación avanzado.
Descripción
Los métodos de integración multietapa son ampliamente utilizados en la simulación de sistemas dinámicos de alta dimensión debido a sus bajos costos computacionales. Sin embargo, la estabilidad de estos métodos disminuye con el aumento del orden de precisión, por lo que hay margen conocido para mejorar. Una de las posibles formas de aumentar la estabilidad es la integración implícita, pero esto conlleva un crecimiento suficiente en los costos computacionales. Recientemente, el desarrollo de técnicas semi-implícitas ha logrado un gran éxito en la construcción de solucionadores eficientes de ecuaciones diferenciales ordinarias (ODE) de un solo paso. Por lo tanto, el desarrollo de métodos de integración multietapa semi-implícitos es de interés. En este documento, proponemos una solución sencilla para aumentar la eficiencia numérica de los métodos predictor-corrector de Adams-Bashforth-Moulton utilizando integración semi-implícita. Presentamos una descripción general de los métodos propuestos y mostramos explícitamente la superioridad de los solucionadores de ODE basados en métodos predictor-corrector semi-implícitos sobre sus contrapartes explícitas e implícitas. Para validar esto, se proporcionan gráficos de rendimiento para la simulación del oscilador de Van der Pol y el sistema caótico de Rossler con tamaño de paso fijo y variable. Los resultados obtenidos pueden aplicarse en el desarrollo de software de simulación avanzado.