Моделирование процессов в
электрических
сетях
11
Из условия равенства нулю элементов главных диагоналей матриц перехода (39) и (40)
для каждого варианта найдем выражения для определения элементов ускоряющих матричных
множителей С.
В первом варианте получим независимые выражения всех элементов матрицы С через
элементы матрицы В. Во втором варианте получим набор рекуррентных выражений элементов
матрицы С через элементы матрицы В и младшие элементы матрицы С.
Получаемые выражения для элементов матрицы С имеют вид
с
<
=
^ч,
Тл '
/ = 0
-
я
-
1
<
41
>
7=0
И
С,
= 1,
C
l
=\-'2t!
+
B.Y
,
)
J
.C
J
-B
JJ
,
; =
1.../»-1, (42)
где п - порядок системы уравнений.
Первому варианту соответствуют выражения (41), а второму - (42).
Так как матрица (l
+
B
n
) является треугольной, то элементы обратной к ней матрицы
(l
+
B
n
)~\ входящей в выражения (41) и (42), легко выражаются аналитически через элементы
исходной матрицы (/ + В
п
).
Необходимо отметить, что оптимизация по матрице, так же как и оптимизация по сле-
ду, не требует вычисления собственных значений.
Результаты расчетов
В настоящее время существуют высокоэффективные итерационные методы решения
систем линейных уравнений, но они применимы для вещественных и эрмитовых матриц [7]. В
данной работе рассматривались неэрмитовы матрицы с комплексными коэффициентами. По-
этому расчеты производились итерационным методом Гаусса-Зейделя с оптимизацией по ком-
плексному множителю.
В расчетах использовались матрицы узловых проводимостей электросетей переменного
тока 49,195 и 333-го порядков. Все использованные матрицы - симметричные, диагонально-
доминантные, разреженные, с комплексными элементами.
В расчетах определялось число итераций при значении абсолютной предельной по-
грешности [9], равной 0.05 (что соответствует допустимой относительной ошибке е = 510~
5
).
При этом рассматривались следующие случаи:
- без оптимизации по (36);
- с приближенной оптимизацией по (38) и (33);
- с точной оптимизацией по (38) и (16), (или 29);
- с использованием ускоряющего матричного множителя С по (37) и (41) - первый ва-
риант (второй вариант с ускоряющим матричным множителем, определенным по (38) и (42) дал
меньший эффект, чем первый и его результаты не приводятся).
Результаты расчетов приведены в табл. 1.
Кроме количества итераций, полученных по счету, табл. 1 содержит также их оценки,
вычисленные по формуле (8), и коэффициенты ускорения счета, полученные как отношения
числа итераций в конкретном оптимизированном варианте к числу итераций в варианте без
оптимизации.