Differentialgleichungen als Module in dWb+

vorhergehende Artikel in: Java dWb+
22.04.2016

Man könnte auf die Idee kommen, dass Datenflussprogrammierung eine naheliegende Technologie für die Modellierung von Differentialgleichungssystemen ist. Doch trifft das wirklich zu?

Das trifft nur unter folgender Bedingung zu: Die Differentialgleichungen dürfen nur mit numerischen Methoden bearbeitet werden, die lediglich eine Auswertung der Funktion

erfordern. Mehrschrittverfahren wie die Klasse der Runke-Kutta-Verfahren oder die Familie der Adams-Verfahren dürfen nicht zur Lösung eingesetzt werden.

Dies daher, weil gekoppelte Differentialgleichungssysteme, die über die aktuellen Zustände miteinander in Verbindung stehen erst nach einem Integrationsschritt über die neuen Zustände informiert werden, während in einem geschlossenen System diese Informationen innerhalb des Integrationsschrittes zur Verfügung stehen. Da mehrstufige Verfahren die Ableitungen mehrfach und zu unterschiedlichen Zeitpunkten auswerten, fehlen diese Informationen dann, beziehungsweise wird fälschlicherweise unter der Annahme operiert, dass die Inputs von den anderen Differentialgleichungen über den betrachteten Zeitraum des Integrationsschrittes konstant bleiben.

Bereits mit dem einfachen Beispiel des harmonischen, ungedämpften Oszillators lässt sich zeigen, dass diese Herangehensweise der Übertragung der Informationen zwischen Differentialgleichungen außerhalb des Integrationsschrittes zu Verfälschungen führt, die dafür sorgen, dass Verfahren mit adaptiver Schrittweitenregelungen zu vollkommen falschen Ergebnissen führen. Die beiden Bilder hier machen dies deutlich: Screenshot Hier der Verlauf der numerischen Lösung mit dem Verfahren nach Runge, Kutta, Fehlberg - man sieht eine schöne Oszillation, genau wie erwartet. Screenshot Hier die Modellierung desselben Systems mittels zweier gekoppelter Differentialgleichungen erster Ordnung: Bereits nach wenigen Schritten läuft dasselbe Verfahren wie oben völlig aus dem Ruder

Alle Artikel rss Wochenübersicht Monatsübersicht Codeberg Repositories Mastodon Über mich home xmpp


Vor 5 Jahren hier im Blog

  • Traceroute Visualisierung mittels GeoJSON

    29.05.2021

    Dieses Wochenende war es wieder einmal an der Zeit für ein Kaninchenbau-Projekt. Es gibt inzwischen einige kostenlose Geolocation-APIs im Netz und ich wurde - durch das Internet - auf die Idee gebracht, das Ergebnis eines Aufrufs von traceroute auf einer Landkarte zu visualisieren

    Weiterlesen

Neueste Artikel

  • Trusted Platform Module im Thin Client Fujitsu Futro nutzen

    Es geht hier speziell um das Modell s920. Bei Recherchen zu meinen letzten Experimenten hatte ich auch realisiert, dass ich einen solchen Thin Client mit montiertem TPM besitze - das musste natürlich ausprobiert werden!

    Weiterlesen
  • Hardwarebeschleunigung zur Berechnung des Mandelbrotfraktals mittels Nvidia

    Ich habe vor geraumer Zeit immer wieder einmal das Mandelbrotfraktal berechnet - auf der Kommandozeile genauso wie mittels Shadern auf der Graphikkarte. Nun bin ich dahin zurückgekehrt: Ich wollte wissen, ob dieser Code heute noch funktioniert und mit einer Nvidia-Karte ebenso funktioniert, wie damals mit meiner guten alten Radeon...

    Weiterlesen
  • Asymmetrische Kryptographie

    Ich habe mich mit der Idee schon länger getragen: Nochmal einen Rundumschlag zu asymmetrischer Kryptographie zu machen. Dabei werde ich mich auf Demonstrationen der einzelnen Konzepte und Operationen mit Beispielcode konzentrieren und zu jedem der vorgestellten Konzepte mehr oder weniger ausführlich bezüglich der Einsatzszenarien und Vor- und Nachteile Stellung beziehen

    Weiterlesen

Manche nennen es Blog, manche Web-Seite - ich schreibe hier hin und wieder über meine Erlebnisse, Rückschläge und Erleuchtungen bei meinen Hobbies.

Wer daran teilhaben und eventuell sogar davon profitieren möchte, muss damit leben, daß ich hin und wieder kleine Ausflüge in Bereiche mache, die nichts mit IT, Administration oder Softwareentwicklung zu tun haben.

Ich wünsche allen Lesern viel Spaß und hin und wieder einen kleinen AHA!-Effekt...

PS: Meine öffentlichen Codeberg-Repositories findet man hier.