PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

A study of issues in extreme cases in a numerical solver for nonlinear fractional circuits

Autorzy
Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Badanie problemów w skrajnych przypadkach solwera numerycznego dla nieliniowych obwodów ułamkowych
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The study deals with the computations of nonlinear fractional circuit analyses in transient states. A numerical solver for FDAE (Fractional Differential-Algebraic Equations) is recalled, which bases on SubIval (acronym for “the subinterval-based method”). In the study, a nonlinear fractional problem was deliberately selected and tuned so as to cause issues occuring only in extreme cases, but motivating the further development of the numerical method. A development idea arises after observations of the error estimation, the influence of the time step adaptivity and the polynomial order.
PL
Praca dotyczy obliczen w analizach nieliniowych obwodów ułamkowych w stanach nieustalonych. Przywołano solwer numeryczny dla ułamkowych równan różniczkowo-algebraicznych, który opiera się na metodzie numerycznej SubIval (akronim od anglojęzycznej nazwy “the subinterval-based method”, czyli “metody podprzedziałów”). W badaniu celowo wybrano i dostrojono nieliniowe zagadnienie ułamkowe tak, aby wywołac komplikacje występujące jedynie w skrajnych przypadkach, ale motywujące do dalszego rozwoju wspomnianej metody numerycznej. Pomysł rozwoju metody pojawia sie po obserwacjach oszacowania błędu, wpływu automatycznego dostosowania kroku czasowego i rzędu wielomianów aproksymujących.
Rocznik
Strony
212--218
Opis fizyczny
Bibliogr. 31 poz., rys., tab.
Twórcy
autor
  • Department of Electrical Engineering and Computer Science, Faculty of Electrical Engineering, Silesian University of Technology, ul. Akademicka 2A, 44-100 Gliwice, Poland
Bibliografia
  • [1] Oldham K.B., Spanier J., The Fractional Calculus Theory and Applications of Differentiation and Integration to Arbitrary Order, Academic Press, New York (1974)
  • [2] Podlubny I., Fractional Differential Equations. An Introduction to Fractional Derivatives, Fractional Differential Equations, to Methods of Their Solution and Some of Their Applications, Academic Press, New York (1998)
  • [3] Caputo M., Linear models of dissipation whose Q is almost frequency independent – II, Geophysical Journal International, 13 (1967), nr 5, 529-539
  • [4] Qing J., Zhou S., Wu J., Shao M., Primary and secondary resonance responses of fractional viscoelastic PET membranes, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 116 (2023), 106810
  • [5] Laski P.A., Fractional-order feedback control of a pneumatic servo-drive, Bull. Pol. Ac. Tech., 67 (2019), nr 1, 53-59
  • [6] Matusiak M., Ostalczyk P., Problems in solving fractional differential equations a microcontroller implementation of an FOPID controller, Arch. Electr. Eng., 68 (2019), nr 3, 565-577
  • [7] Brociek R., Słota D., Król M., Matula M., Kwasny W., Comparison of mathematical models with fractional derivative for the heat conduction inverse problem based on the measurements of temperature in porous aluminum, Int. J. Heat Mass Transf., 143 (2019), 118440
  • [8] Majka Ł., Sowa M., Exciter fractional model and its susceptibility on parameter changes, Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering, 104 (2020), 87-98
  • [9] Sowa M., Majka Ł., Wajda K., Excitation system voltage regulator modeling with the use of fractional calculus, AEU - International Journal of Electronics and Communications, 159 (2023), 154471
  • [10] Schäfer I., Krüger K., Modelling of lossy coils using fractional derivatives, J. Phys. D: Appl. Phys., 41 (2008), nr 4, 8 pages
  • [11] Sowa M., Majka Ł., Ferromagnetic core coil hysteresis modeling using fractional derivatives, Nonlinear Dynamics, 101 (2020), 775-793
  • [12] Mitkowski W., Skruch P., Fractional-order models of the supercapacitors in the form of RC ladder networks, Bull. Pol. Ac.: Tech., 61 (2013), nr 3, 581-587
  • [13] Lewandowski M., Orzyłowski M., Fractional-order models: The case study of the supercapacitor capacitance measurement, Bull. Pol. Ac.: Tech., 65 (2017), nr 4, 449-567
  • [14] Kaczorek T., Positive electrical circuits with zero transfer matrices and their discretization, Computer Applications in Electrical Engineering, 14 (2016), 1-13
  • [15] Sikora R., Fractional derivatives in electrical circuit theory – critical remarks, Archives of Electrical Engineering, 66 (2017), nr 1, 155-163
  • [16] Ostalczyk P., Jednak: “Rachunek rózniczkowo-całkowy ˙ niecałkowitych rzedów”. Riposta na artykuł Ryszarda Sikory pt.: “Pochodne ułamkowe w teorii obwodów elektrycznych. Uwagi krytyczne.”, Przeglad Elektrotechniczny, 92 (2016), nr 10, 175-180
  • [17] Latawiec K., Stanisławski R., Łukaniszyn M., Czuczwara W., Rydel M., Fractional-order modeling of electric circuits: modem empiricism vs. classical science, 2017 Progress in Applied Electrical Engineering (PAEE), Koscielisko, Poland, ´ (2017), 1-4
  • [18] Stefanski T.P., Gulgowski J., Electromagnetic-based derivation of fractional-order circuit theory, Commun Nonlinear Sci Numer Simulat, 79 (2019), 104897
  • [19] Garrappa R., Numerical Solutions of Fractional Differential Equations: A Survey and a Software Tutorial, Mathematics, 6 (2018), nr 2, 1-16
  • [20] Garrappa R., Trapezoidal methods for fractional differential equations: Theoretical and computational aspects, Mathematics and Computers in Simulation, 110 (2015), 96-112
  • [21] Garrappa R., Predictor-corrector PECE method for fractional differential equations. https://www.mathworks.com/ matlabcentral/fileexchange/32918-predictor-corrector-pece-method-for-fractional-differential-equations. Accessed: 2023- 06-08
  • [22] https://juliahub.com/ui/Packages/FractionalDiffEq/K86Gm/0.3.1. Accessed: 2023-06-08
  • [23] Sowa M., Dziedzic K., Expansion of a solver for nonlinear fractional problems - the inclusion of time delays, 2019 24th International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR), Mie¸dzyzdroje, Poland, (2019), 249-254
  • [24] Sowa M., A subinterval-based method for circuits with fractional order elements, Bull. Pol. Ac.: Tech., 62 (2014), nr 3, 449-454
  • [25] https://osf.io/download/x8pdt/. Accessed: 2023-06-08
  • [26] Sowa M., Numerical solver for fractional nonlinear circuit problems, 2019 IEEE 39th Central America and Panama Convention (CONCAPAN XXXIX), Guatemala City, Guatemala, (2019), 6 pages
  • [27] Sowa M., Application of SubIval in solving initial value problems with fractional derivatives, Appl. Math. Comput., 319 (2018), 86-103
  • [28] Sowa M., A Harmonic Balance Methodology for Circuits with Fractional and Nonlinear Elements, Circuits Syst Signal Process, 37 (2018), nr 11, 4695-4727
  • [29] Sowa M., Solutions of circuits with fractional, nonlinear elements by means of a SubIval solver. in: Conference on Noninteger Order Calculus and Its Applications. RRNR 2017: NonInteger Order Calculus and its Applications. Series: Lecture Notes in Electrical Engineering 496, (2019)217-228.
  • [30] Sowa M., A local truncation error estimation for a SubIval solver, Bull. Pol. Ac.: Tech., 66 (2018), nr 4, 475-484
  • [31] Sowa M., SubIval computation time assessment, Proceedings of International Interdisciplinary PhD Workshop 2017, Łódź, Poland, (2017), 15-22
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-32ba12b5-bbfd-43b2-9f92-d0d1dd67f197
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.