matlab中ob45演算法怎麼用五階龍格庫塔控制四階龍格庫塔的精度?

時間 2021-06-08 09:29:53

1樓:野生學渣

記一階常微分方程的初值問題為

顯式 Runge-Kutta 法的一般格式是

(1)其中

對於特定的 Runge-Kutta 方法,需要指定子步數目 、係數 ( )、 ( )和 ( )。其中,係數常組織成 Butcher 表的形式:

自適應 Rung-Kutta 法在乙個時間步中使用兩種單步 Runge-Kutta 法,其中一種的階數為 ,另一種的階數為 。這兩種方法使用相同的子步。將兩種方法結果之差作為低階方法的區域性截斷誤差的估計。

在一次積分步中動態地調整時間步長,以估計出的誤差低於預設的區域性誤差閾值。如果誤差較大,則以較小的步長重複當前積分步;如果誤差太小,則增大步長以節省計算時間。該方法保證了步長幾乎總是最優的。

高階方法仍使用 (1) 式,低階方法的格式為

其中 與高階方法中的相同。則誤差為

自適應方法的 Butcher 表擴充套件為

MATLAB 的 ode45 求解器使用的是嵌入法的一種,名為 Dormand-Prince 法,其 Butcher 表為

Dormand-Prince 法的每個時間步包含 7 個子步,但是只需要計算 6 次函式值,因為每個時間步的最後乙個子步與下乙個時間步的第乙個子步在時間軸上是重合的。其中高階方法的階數為 5,低階方法的階數為 4.

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