时滞微分方程python求数值解代码
时间: 2023-12-26 21:50:33 浏览: 284
时滞微分方程无法直接用常规的数值求解方法求解,需要采用一些特殊的数值方法。以下是一种常见的求解时滞微分方程的数值方法,即离散延迟ODE方法(Discrete Delay ODE method)的Python代码实现:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定义时滞微分方程
def f(t, y, tau):
y_tau = y(t - tau)
return -y(t) + 0.2*y_tau/(1+y_tau**10)
# 离散延迟ODE方法求解时滞微分方程
def DDE_discrete(tau, y0, T, h):
# 计算离散时间步长
N = int(np.ceil(T/h))
h = T/N
# 初始化y数组
y = np.zeros(N+1)
y[0] = y0
# 迭代求解y
for i in range(N):
t = i*h
y_tau = y[int(np.round((t-tau)/h))]
k1 = h*f(t, lambda s: y[s], tau)
k2 = h*f(t+h/2, lambda s: y[s]+k1/2, tau)
k3 = h*f(t+h/2, lambda s: y[s]+k2/2, tau)
k4 = h*f(t+h, lambda s: y[s]+k3, tau)
y[i+1] = y[i] + (k1 + 2*k2 + 2*k3 + k4)/6
return y
# 测试代码
y0 = 0.5
tau = 1
T = 20
h = 0.01
y = DDE_discrete(tau, y0, T, h)
# 绘制图像
t = np.arange(0, T+h, h)
plt.plot(t, y)
plt.xlabel('t')
plt.ylabel('y')
plt.show()
```
注:上述代码中的时滞微分方程为一个例子,实际应用中需要根据具体问题进行修改。同时,离散延迟ODE方法并非时滞微分方程的唯一求解方法,其他方法也可以用于求解时滞微分方程。
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