FF_LL_GF_AUTOMATION_JUNE_2011

Felgner, F.; Liu, L.; Frey, G.: Vergleich numerischer Löser zur Simulation steifer und hybrider Systeme. Proceedings of the Kongress Automation 2011, VDI-Berichte 2143, Baden-Baden, Germany, pp. 303-306 (extended 12-pages paper on CD), June 2011.

Kurzfassung

Dieser Beitrag vergleicht etablierte numerische Lösungsverfahren, die ein weites Spektrum der wesentlichen Löser-Charakteristika abdecken: vier Löser, die im Softwarewerkzeug Dymola^® integriert sind, sowie die sieben ODE-Löser von Matlab^®/Simulink^®. Die Bewertungerfolgt anhand dreier Benchmark-Tests. Hierfür werden die Löser an drei Modelltypen getestet: einem kontinuierlichen, einem steifen kontinuierlichen und einem steif-hybriden Modell. Dabei werden jeweils systematisch unterschiedliche Einstellungen der Toleranzparameter (von sehr niedrig bis sehr hoch) durchlaufen. Als Ergebnis folgt eineÜbersicht, die die unterschiedlich gelagerten Stärken und Schwächen der Löser anhand von vier geeignet definierten Leistungsmaßen bewertet.

Abstract

This paper presents a comparison of well-established numerical solvers in the context of numerical simulation, covering a broad variety of typical solver characteristics: four solvers integrated in the software tool Dymola^® as well as the seven ODE solvers of Matlab^®/Simulink^®. An evaluation is made by means of three benchmark tests. Therefore, thesolvers are tested on three model types: a continuous, a stiff, and a stiff-hybrid model. Hereby, a wide range of tolerance settings (from low to very high) is systematically covered. As a result, we give a survey of differing strengths and weaknesses of the tested solvers on the basis of four appropriate key traits: accuracy, velocity, compactness of results, and numerical efficiency.