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Computational Methods in Systems and Control Theory

Peter Benner - Software

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Fortran 77

[F8] HAPACK
Gewartet und entwickelt von Peter Benner und Daniel Kreßner.
HAPACK ist ein LAPACK-ähnliches Softwarepacket für Hamilton'sche und schief-Hamilton'sche Matrizen. Es enthält Funktionen zur Berechnung von Eigenwerten, Eigenvektoren und invarianten Unterräumen von Hamiltonischen und schief-Hamiltonischen Matrizen, sowie von strukturierten Schur-Formen und einige orthogonale, symplektische Faktorisierungen solcher Matrizen. Mex Dateien und MATLAB Schnittstellen sind auch verfügbar unter MATLAB Software.

[F7] PLiCMR
Gewartet und entwickelt von
Peter Benner, Enrique S. Quintana-Ortí und Gregorio Quintana-Ortí

Das Parallel Library in Control: Model Reduction (PLiCMR) Paket enthält parallele Algorithmen zur Modellreduktion von linearen, dynamischen Systemen für Architekturen mit verteiltem Speicher. Gegenwärtig enthält es Routinen zum balancierten Abschneiden, der Singulären Störungs-Approximation, optimale Hankel-Norm Approximation, zum stochastischen und positiv-reelen Abschneiden für stabile Systeme sowie einige Routinen zur Modellreduktion instabiler Systeme.

Das Parallelisierungsmodell basiert auf dem auch in ScaLAPACK benutzten Ansatz der block-zyklischen Datenverteilung. Die numerischen Rechnungen verwenden so weit wie möglich auf ScaLAPACK und die Kommunikation wird mithilfe der grundlegenden, linearen Algebra Kommunikationsroutinen BLACS durchgeführt, basieren auf den Kommunikationsbibliotheken PVM oder MPI.

Die Dokumentation der Bibliothek ist online im HTML Format verfügbar und die Algorithmen können mit Hilfe eines Web Interface auf einem Linuxclusters ausgeführt werden.

Für weitere Informationen, siehe u.a.

Teile von PLiCMR wurden in die parallele SLICOT Variante PSLICOT integriert.

[F6] SLICOT
Die Subroutine Library in Systems and Control Theory (SLICOT) wird entwickelt und gewartet durch die NICONET Gesellschaft und basiert auf den Ergebnissen des durch die EU geförderten thematischen Netzwerks NICONET (Numerics In COntrol NETwork). Hier klicken um die Liste aller Mitglieder anzusehen. SLICOT bietet Fortran 77 Implementierungen von numerischen Algorithmen zu Berechnungen in der System und Steuerungstheorie. Basierend auf den numerischen, linearen Algebra Routinen der BLAS und LAPACK Bibliotheken, SLICOT enthält Methoden zur Gestalltung und Auswertung von Steuerungssystemen. Gegenwärtig enthält SLICOT 175 aufrufbare Routinen und 80 hardwarenahe Routinen.

SLICOT ist in folgenden Kapiteln organisiert::

Die Dokumentation von SLICOT ist online verfügbar und beinhaltet Erklärungen zu den verfügbaren Subroutinen. Für die Beispieldokumentation einer Funktion (AB01MD.f), hier klicken.

Für weitere Informationen zu SLICOT, siehe

       Peter Benner, Volker Mehrmann, Vasile Sima, Sabine Van Huffel und Andras Varga:
       SLICOT - A Subroutine Library in Systems and Control Theory.
       Applied and Computational Control, Signals, and Circuits, Vol. 1, pp. 499-539, 1999.
       Die einsehbare Version erschien als NICONET Report 97-03, Working Group on Software,
Juni 1997.

[F5] PLiC
Gewartet und entwickelt von
Peter Benner, Enrique S. Quintana-Ortí und Gregorio Quintana-Ortí

Die Parallel Library in Control (PLiC) enthält parallel Algorithmen zur Analyse und Synthese von hochdimensionalen, zeit-invarianten, linearen Steuerungssystemen auf Rechnerarchitekturen mit verteiltem Speicher. Die Bibliothek enthält Routinen zur Lösung von linearen und quadratischen Matrixgleichungen (Lyapunov, Sylvester, Stein und algebraische Riccatigleichungen), sowie für Modellreduktion, partielle Stabilisierung. Das Parallelisierungsmodell basiert auf dem auch in ScaLAPACK benutzten Ansatz der block-zyklischen Datenverteilung. Die numerischen Rechnungen verwenden so weit wie möglich auf ScaLAPACK und die Kommunikation wird mithilfe der grundlegenden, linearen Algebra Kommunikationsroutinen BLACS durchgeführt, basieren auf den Kommunikationsbibliotheken PVM oder MPI. Die Dokumentation der Bibliothek ist online im HTML Format verfügbar. Für ein Beispiel (PDGECMBS.f), hier klicken. Für weitere Informationen zu PLiC, siehe

Die einsehbare Version ist: NICONET Reports 1999-1, Working Group on Software,
Januar 1999.

[F4] LAPACK basierte FORTRAN 77 Routinen, die in

beschrieben werden. Eine Kurzbeschreibung dieses Softwarepakets ist in der zugehörigen README-Datei enthalten.
1. September, 1998.

Eine revidierte Fassung der Quellcodes, entsprechend dem Artikel der bei den ACM Transactions on Mathematical Software erschien, gibt es bei ACM Collected Algorithms (CALGO) in der Datei 800.

[F3] SYSP
Zwei Fortran 77 Routinen zum Komprimieren einer symmetrischen oder dreieckigen Matrix in die packed storage mode oder zum entpacken eines gepackten feldes zur full storage mode.
Die Packed storage mode kann bei symmetrischen und dreieckigen Matrizen verwendet werden. Die lower packed storage mode speichert das untere Dreieck einer solchen Matrix spaltenweise während die upper packed storage mode das obere Dreieck der Matrix spaltenweise speichert
22. Februar, 1996.

[F2] DAREX
Diese komprimierte tar Datei einhält ein Verzeichnis (darex_f) mit einer LAPACK basierenden FORTRAN 77 Funktion zur Generierung aller Benchmark Beispiele von diskreten algebraischen Riccatigleichungen entsprechend

Peter Benner, Alan Laub und Volker Mehrmann:
A Collection of Benchmark Examples for the Numerical Solution of Algebraic Riccati Equations II: The Discrete-Time Case.
Preprint SPC 95-23, Forschergruppe `Scientific Parallel Computing', Fakultät für Mathematik, TU Chemnitz-Zwickau.

Das Verzeichnis darex_f enthält eine README Datei, Quellcodes, einige benötigte Datenpakete und ein Unterverzeichnis mit einem Musterprogramm mit entsprechenden input/output Dateien.
28. Februar, 1996.

[F1] CAREX
Diese komprimierte tar Datei beinhaltet ein Verzeichnis (carex_f) mit einer LAPACK basierenden FORTRAN 77 Funktion zur Generierung aller Benchmark Beispiele von algebraischen Riccatigleichungen entsprechend

Peter Benner, Alan Laub und Volker Mehrmann:
A Collection of Benchmark Examples for the Numerical Solution of Algebraic Riccati Equations I: The Continuous-Time Case.
Preprint SPC 95-22, Forschergruppe `Scientific Parallel Computing', Fakultät für Mathematik, TU Chemnitz-Zwickau.

Das Verzeichnis carex_f enthält eine README Datei, Quelltexte, einige benötigte Datenpakete und ein Unterverzeichnis mit einem Musterprogramm mit entsprechenden input/output Dateien.
18. Januar, 1996.

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MATLAB

[M5] BTMR
MATLAB Funktionen für Modellreduktion linearer Systeme mit Balanciertem Abschneiden basierend auf Spektralprojektionsmethoden (Signum-Funktions-Methode) zu [BC6] meiner Publikationsliste.

[M4] HAPACK
Gewartet und entwickelt von Peter Benner und Daniel Kreßner.
MEX Schnittstellen und MATLAB Gateway Funktionen zu einigen Funktionen der Fortran 77 Bibliothek HAPACK.

[M3] HAMEIG
Diese komprimierte tar Datei beinhaltet ein Verzeichnis (hameig) mit einer MATLAB Funktion zum Berechnen der Eigenwerte von Hamiltonischen Matrizen und unterstützende Dateien. Diese Implementierung entspricht

Peter Benner, Ralph Byers und Eric Barth:
Fortran 77 Subroutines for Computing the Eigenvalues of Hamiltonian Matrices I: The Square-Reduced Method

Anmerkung: Nur zur Benutzung unter SUN Solaris! Benutzt compilierte MEX Dateien. Quelltexte sind enthalten, aber ihre Compilierung benötigt den NAGWare Gateway Generator, LAPACK, BLAS und SLICOT.
29. Juni, 1999.

[M2] DAREX
Diese komprimierte tar Datei beinhaltet ein Verzeichnis (darex_m) mit einer MATLAB Routine zur Generierung aller Benchmark Beispiele diskreter algebraischen Riccatigleichungen entsprechend

Peter Benner, Alan Laub und Volker Mehrmann:
A Collection of Benchmark Examples for the Numerical Solution of Algebraic Riccati Equations II: The Discrete-Time Case.
Preprint SPC 95-23, Forschergruppe `Scientific Parallel Computing', Fakultät für Mathematik, TU Chemnitz-Zwickau.

Das Verzeichnis darex_m enthält eine README Datei und die erforderlichen M-Dateien.
28. February, 1996.

[M1] CAREX
Diese komprimierte tar Datei beinhaltet ein Verzeichnis (carex_m) mit einer MATLAB Routine zur Generierung aller Benchmark Beispiele von algebraischen Riccatigleichungen entsprechend

Peter Benner, Alan Laub und Volker Mehrmann:
A Collection of Benchmark Examples for the Numerical Solution of Algebraic Riccati Equations I: The Continuous-Time Case.
Preprint SPC 95-22, Forschergruppe `Scientific Parallel Computing', Fakultät für Mathematik, TU Chemnitz-Zwickau.

Das Verzeichnis carex_m enthält eine README Datei und die erforderlichen M-Dateien.
28. February, 1996.

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©2018, Max-Planck-Gesellschaft, München
Jens Saak, saak@mpi-magdeburg.mpg.de
18 November 2015