Modern Taylor series method in numerical integration

The paper deals with extremely exact, stable, and fast numerical solutions of systems of differential equations. It also involves solutions of problems that can be reduced to solving a system of differential equations. The approach is based on an original mathematical method, which uses the Taylor series method for solving differential equations in a non-traditional way. Even though this method is not much preferred in the literature, experimental calculations have verified that the accuracy and stability of the Taylor series method exceed the currently used algorithms for numerically solving differential equations. The Modern Taylor Series Method (MTSM) is based on a recurrent calculation of the Taylor series terms for each time interval. Thus, the complicated calculation of higher order derivatives (much criticised in the literature) need not be performed but rather the value of each Taylor series term is numerically calculated. An important part of the method is an automatic integration order setting, i.e. using as many Taylor series terms as the defined accuracy requires. The aim of our research is to propose the extremely exact, stable, and fast numerical solver for modelling technical initial value problems that offers wide applications in many engineering areas including modelling of electrical circuits, mechanics of rigid bodies, control loop feedback (controllers), etc.

Clánek se zabývá presným, stabilním a rychlým rešením soustav diferenciálních rovnic. Soustavou diferenciálních rovnic lze reprezentovat velké množství reálných problému. Numerické rešení je založeno na unikátní numerické metode, která netradicne využívá Taylorovu radu. I presto, že tato metoda není v literature príliš preferována, experimentální výpocty potvrdily, že presnost a stabilita této metody presahuje aktuálne používané numerické algoritmy pro numerické rešení diferenciálních rovnic. Moderní metoda Taylorovy rady je založena na rekurentním výpoctu clenu Taylorovy rady v každém casovém intervalu. Derivace vyšších rádu nejsou pro výpocet prímo využity, derivace jsou zahrnuty do clenu Taylorovy rady, které se pocítají rekurentne numericky. Duležitou vlastností metody je automatická volba rádu metody v závislosti na velikosti integracního kroku, tzn. je využito tolik clenu Taylorovy rady, kolik vyžaduje zadaná presnost výpoctu. Cílem výzkumu je navrhnout velmi presný, stabilní a rychlý nástroj pro modelování technických pocátecních problému využitých v praxi pri modelování elektrických obvodu, mechaniky tuhých teles, problematiky zpetnovazebního rízení a další.