Гарантии Получения Правильных Результатов При Расчете Динамических Систем

После прочтения статьи «Динамическая система Лоренца и вычислительный эксперимент» , проверил расчеты аналитико-численным методом [1].

Результаты расчета на фазовой плоскости z(x):

Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем

И у(х):

Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем

Кажется, что кривые замкнуты, но давайте посмотрим на результат подробнее.

Коротко об используемом методе расчета Аналитико-численный метод относится к самозапускающимся непрерывным методам переменного порядка с адаптивной процедурой выбора шага и с контролем уровней ограничения абсолютных локальных и суммарных погрешностей расчета.

Он используется для решения обычных нелинейных неавтономных нестационарных интегродифференциальных уравнений, описывающих динамические модели систем, находящихся под детерминированными воздействиями.

При расчете регулярная составляющая искомого решения представляется в виде ряда Тейлора.

Результатом применения аналитико-численного метода при решении систем ОДУ, описывающих модель динамической системы, являются не только приближенные решения, но и области, гарантированно содержащие точные решения.

То есть, помимо самого численного значения приближенного решения, в результате получаются и верхние оценки максимальной суммарной ошибки расчета на каждом шаге расчета:

Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем

Где

Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем

— приближенное решение (i-я фазовая координата);

Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем

— неизвестно точное решение;

Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем

— верхняя оценка максимальной суммарной ошибки вычисления приближенного решения; Параметры для расчета взяв из статьи «Динамическая система Лоренца и вычислительный эксперимент» : Начальные условия, параметры динамической системы, точность математических операций - 180 знаков после запятой, точность в степенном ряду 1е-9, в точке t=6,827 получаем следующий результат:

Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем



Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем



Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем

Производные значения:

Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем

Нетрудно заметить, что результаты расчетов несколько отличаются от представленных в статье.

Кроме того, если подставить результат из статьи (найденные приближенные значения решений) в исходную систему уравнений, то получим значения производных, также отличающиеся от указанных в статье:

Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем

Замечу, что повышение точности вычислений (количества учитываемых десятичных знаков и точности степенного ряда) приводит лишь к сужению области, содержащей точные решения.

Например, при установке точности 1e-55 область при t = 6,827 сужается до

Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем

.

Далее я решил продолжить расчет до точки t = 12,827 и рассмотреть график результатов расчета на фазовых плоскостях z(x):

Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем

И у(х):

Гарантии получения правильных результатов при расчете динамических систем

На графиках ясно видно, что кривые не замкнуты.

Если быть еще точнее, на первых графиках они не замкнуты, просто масштаб, в котором отображены фазовые траектории, не позволяет увидеть точку открытости.

Таким образом, ни о каком возврате траектории в окрестности начальной точки говорить не приходится – об этом говорится в статье.

И всегда необходимо делать выводы на основе расчетов с учетом погрешностей расчетов (как методических, так и расчетных).

Литература: 1. Бычков Ю.

, Щербаков С.

Аналитико-численный метод расчета динамических систем.

- СПб.

: Энергоатомиздат, 2001. Теги: #аттрактор #аттрактор Лоренца #степенной ряд #численные методы #высокоточные расчеты #система Лоренца #математика

Вместе с данным постом часто просматривают:

Автор Статьи


Зарегистрирован: 2019-12-10 15:07:06
Баллов опыта: 0
Всего постов на сайте: 0
Всего комментарий на сайте: 0
Dima Manisha

Dima Manisha

Эксперт Wmlog. Профессиональный веб-мастер, SEO-специалист, дизайнер, маркетолог и интернет-предприниматель.