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微分代数方程的最小扩张降阶。 (英语) Zbl 1070.34006号

在以往的工作中,作者基于奇异指数的概念发展了微分代数方程的存在唯一性理论,并设计了求解任意高指数方程的新的数值方法。这种方法的一个缺点是计算复杂度高,因为每一步都必须计算潜在大型矩阵的零空间。在这篇文章中,作者讨论了如果给定某些结构信息(特别是哪些方程导致更高的指数),如何降低这种复杂性。基本思想是通过引入虚拟变量来减少索引。作者的理论自动导致了此类变量的最少数量,因此术语“最小”扩展。
在讨论了一些理论示例(压缩形式的线性系统、半显式系统和Hessenberg形式的系统)之后,作者详细考虑了两个具体应用:电路模拟和多体动力学。在电路仿真中,对网络拓扑的分析为最小扩展提供了必要的信息。给出了修正节点分析及其电荷定向变量所得到的方程的精确公式。在多体动力学中,确定了可以求解约束的位置变量子集。然后将相应的速度和加速度替换为虚拟变量,从而获得最小延伸。作为具体的数值试验,考虑了米勒积分电路和在均匀引力场中沿抛物线运动的点粒子。结果表明,对于最小扩展方程,计算时间明显较低。

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34A09号 隐式常微分方程,微分代数方程
65升80 微分代数方程的数值方法
70E55型 多体系统动力学
94C05(二氧化碳) 解析电路理论
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全文: 内政部