octave_packages/odepkg-0.8.2/odepkg_testsuite_transistor.m

   1 %# Copyright (C) 2007-2012, Thomas Treichl <treichl@users.sourceforge.net>
   2 %# OdePkg - A package for solving ordinary differential equations and more
   3 %#
   4 %# This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5 %# it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6 %# the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   7 %# (at your option) any later version.
   8 %#
   9 %# This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10 %# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11 %# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12 %# GNU General Public License for more details.
  13 %#
  14 %# You should have received a copy of the GNU General Public License
  15 %# along with this program; If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  16
  17 %# -*- texinfo -*-
  18 %# @deftypefn {Function File} {[@var{solution}] =} odepkg_testsuite_transistor (@var{@@solver}, @var{reltol})
  19 %#
  20 %# If this function is called with two input arguments and the first input argument @var{@@solver} is a function handle describing an OdePkg solver and the second input argument @var{reltol} is a double scalar describing the relative error tolerance then return the cell array @var{solution} with performance informations about the TRANSISTOR testsuite of differential algebraic equations after solving (DAE--test).
  21 %#
  22 %# Run examples with the command
  23 %# @example
  24 %# demo odepkg_testsuite_transistor
  25 %# @end example
  26 %#
  27 %# This function has been ported from the "Test Set for IVP solvers" which is developed by the INdAM Bari unit project group "Codes and Test Problems for Differential Equations", coordinator F. Mazzia.
  28 %# @end deftypefn
  29 %#
  30 %# @seealso{odepkg}
  31
  32 function vret = odepkg_testsuite_transistor (vhandle, vrtol)
  33
  34   if (nargin ~= 2) %# Check number and types of all input arguments
  35     help  ('odepkg_testsuite_transistor');
  36     error ('OdePkg:InvalidArgument', ...
  37            'Number of input arguments must be exactly two');
  38   elseif (~isa (vhandle, 'function_handle') || ~isscalar (vrtol))
  39     print_usage;
  40   end
  41
  42   vret{1} = vhandle; %# The handle for the solver that is used
  43   vret{2} = vrtol;   %# The value for the realtive tolerance
  44   vret{3} = vret{2}; %# The value for the absolute tolerance
  45   vret{4} = vret{2}; %# The value for the first time step
  46   %# Write a debug message on the screen, because this testsuite function
  47   %# may be called more than once from a loop over all solvers present
  48   fprintf (1, ['Testsuite TRANSISTOR, testing solver %7s with relative', ...
  49     ' tolerance %2.0e\n'], func2str (vret{1}), vrtol); fflush (1);
  50
  51   %# Setting the integration algorithms option values
  52   vstart = 0.0;   %# The point of time when solving is started
  53   vstop  = 0.2;   %# The point of time when solving is stoped
  54   vinit  = odepkg_testsuite_transistorinit; %# The initial values
  55   vmass  = odepkg_testsuite_transistormass; %# The mass matrix
  56
  57   vopt = odeset ('Refine', 0, 'RelTol', vret{2}, 'AbsTol', vret{3}, ...
  58     'InitialStep', vret{4}, 'Stats', 'on', 'NormControl', 'off', ...
  59     'Jacobian', @odepkg_testsuite_transistorjac, 'Mass', vmass, ...
  60     'MaxStep', vstop-vstart);
  61
  62   %# Calculate the algorithm, start timer and do solving
  63   tic; vsol = feval (vhandle, @odepkg_testsuite_transistorfun, ...
  64     [vstart, vstop], vinit, vopt);
  65   vret{12} = toc;                    %# The value for the elapsed time
  66   vref = odepkg_testsuite_transistorref; %# Get the reference solution vector
  67   if (exist ('OCTAVE_VERSION') ~= 0)
  68     vlst = vsol.y(end,:);
  69   else
  70     vlst = vsol.y(:,end);
  71   end
  72   vret{5}  = odepkg_testsuite_calcmescd (vlst, vref, vret{3}, vret{2});
  73   vret{6}  = odepkg_testsuite_calcscd (vlst, vref, vret{3}, vret{2});
  74   vret{7}  = vsol.stats.nsteps + vsol.stats.nfailed; %# The value for all evals
  75   vret{8}  = vsol.stats.nsteps;   %# The value for success evals
  76   vret{9}  = vsol.stats.nfevals;  %# The value for fun calls
  77   vret{10} = vsol.stats.npds;     %# The value for partial derivations
  78   vret{11} = vsol.stats.ndecomps; %# The value for LU decompositions
  79
  80 %# Returns the results for the TRANSISTOR problem
  81 function f = odepkg_testsuite_transistorfun (t, y, varargin)
  82   ub = 6; uf = 0.026; alpha = 0.99; beta = 1d-6;
  83   r0 = 1000; r1 = 9000; r2 = 9000; r3 = 9000;
  84   r4 = 9000; r5 = 9000; r6 = 9000; r7 = 9000;
  85   r8 = 9000; r9 = 9000;
  86
  87   uet  = 0.1 * sin(200 * pi * t);
  88   fac1 = beta * (exp((y(2) - y(3)) / uf) - 1);
  89   fac2 = beta * (exp((y(5) - y(6)) / uf) - 1);
  90
  91   f(1,1) = (y(1) - uet) / r0;
  92   f(2,1) = y(2) / r1 + (y(2) - ub) / r2 + (1 - alpha) * fac1;
  93   f(3,1) = y(3) / r3 - fac1;
  94   f(4,1) = (y(4) - ub) / r4 + alpha * fac1;
  95   f(5,1) = y(5) / r5 + (y(5) - ub) / r6 + (1 - alpha) * fac2;
  96   f(6,1) = y(6) / r7 - fac2;
  97   f(7,1) = (y(7) - ub) / r8 + alpha * fac2;
  98   f(8,1) = y(8) / r9;
  99
 100 %# Returns the INITIAL values for the TRANSISTOR problem
 101 function vinit = odepkg_testsuite_transistorinit ()
 102   vinit = [0, 3, 3, 6, 3, 3, 6, 0];
 103
 104 %# Returns the JACOBIAN matrix for the TRANSISTOR problem
 105 function dfdy = odepkg_testsuite_transistorjac (t, y, varargin)
 106   ub = 6; uf = 0.026; alpha = 0.99; beta = 1d-6;
 107   r0 = 1000; r1 = 9000; r2 = 9000; r3 = 9000;
 108   r4 = 9000; r5 = 9000; r6 = 9000; r7 = 9000;
 109   r8 = 9000; r9 = 9000;
 110
 111   fac1p = beta * exp ((y(2) - y(3)) / uf) / uf;
 112   fac2p = beta * exp ((y(5) - y(6)) / uf) / uf;
 113
 114   dfdy(1,1) =   1 / r0;
 115   dfdy(2,2) =   1 / r1 + 1 / r2 + (1 - alpha) * fac1p;
 116   dfdy(2,3) = - (1 - alpha) * fac1p;
 117   dfdy(3,2) = - fac1p;
 118   dfdy(3,3) =   1 / r3 + fac1p;
 119   dfdy(4,2) =   alpha * fac1p;
 120   dfdy(4,3) = - alpha * fac1p;
 121   dfdy(4,4) =   1 / r4;
 122   dfdy(5,5) =   1 / r5 + 1 / r6 + (1 - alpha) * fac2p;
 123   dfdy(5,6) = - (1 - alpha) * fac2p;
 124   dfdy(6,5) = - fac2p;
 125   dfdy(6,6) =   1 / r7 + fac2p;
 126   dfdy(7,5) =   alpha * fac2p;
 127   dfdy(7,6) = - alpha * fac2p;
 128   dfdy(7,7) =   1 / r8;
 129   dfdy(8,8) =   1 / r9;
 130
 131 %# Returns the MASS matrix for the TRANSISTOR problem
 132 function mass = odepkg_testsuite_transistormass (t, y, varargin)
 133   mass =  [-1e-6,  1e-6,     0,     0,     0,     0,     0,      0; ...
 134             1e-6, -1e-6,     0,     0,     0,     0,     0,      0; ...
 135                0,     0, -2e-6,     0,     0,     0,     0,      0; ...
 136                0,     0,     0, -3e-6,  3e-6,     0,     0,      0; ...
 137                0,     0,     0,  3e-6, -3e-6,     0,     0,      0; ...
 138                0,     0,     0,     0,     0, -4e-6,     0,      0; ...
 139                0,     0,     0,     0,     0,     0, -5e-6,   5e-6; ...
 140                0,     0,     0,     0,     0,     0,  5e-6,  -5e-6];
 141
 142 %# Returns the REFERENCE values for the TRANSISTOR problem
 143 function y = odepkg_testsuite_transistorref ()
 144   y(1,1) = -0.55621450122627e-2;
 145   y(2,1) =  0.30065224719030e+1;
 146   y(3,1) =  0.28499587886081e+1;
 147   y(4,1) =  0.29264225362062e+1;
 148   y(5,1) =  0.27046178650105e+1;
 149   y(6,1) =  0.27618377783931e+1;
 150   y(7,1) =  0.47709276316167e+1;
 151   y(8,1) =  0.12369958680915e+1;
 152
 153 %!demo
 154 %! vsolver = {@odebda, @oders, @ode2r, @ode5r, @odesx};
 155 %! for vcnt=1:length (vsolver)
 156 %!   vtrans{vcnt,1} = odepkg_testsuite_transistor (vsolver{vcnt}, 1e-7);
 157 %! end
 158 %! vtrans
 159
 160 %# Local Variables: ***
 161 %# mode: octave ***
 162 %# End: ***