44989

Устойчивость систем управления. Первый метод Ляпунова

Доклад

Математика и математический анализ

Устойчивость систем управления. Устойчивость свойство системы возвращаться в исходный или близкий к нему установившийся режим после всякого выхода из него в результате какоголибо воздействия. когда установившийся режим вообще отсутствует дается общее определение устойчивости: Система устойчива если её выходная величина остаётся ограниченной в условиях действия на систему ограниченных по величине возмущений. Если в характеристическом уравнении системы имеется хотя бы один нулевой корень или хотя бы одна пара чисто мнимых корней λii1 =...

Русский

2013-11-15

87.5 KB

21 чел.

7. Устойчивость систем управления. Первый метод Ляпунова.

Устойчивость – свойство системы возвращаться в исходный или близкий к нему установившийся режим после всякого выхода из него в результате какого-либо воздействия. Это свойство затухания переходного процесса с течением времени.

Для тех объектов, которые работают в условиях непрерывно меняющихся воздействий, т.е. когда установившийся режим вообще отсутствует, дается общее определение устойчивости:

Система устойчива, если её выходная величина остаётся ограниченной в условиях действия на систему ограниченных по величине возмущений.

Yсв →0  при t→∞ , если все корни характеристического уравнения λ обладают отрицательной вещественной частью.

Если хотя бы один вещественный корень λi будет положительным или хотя бы одна пара комплексно-сопряженных корней будет иметь положительную вещественную часть, то в этом случае процесс будет расходящийся.

Если в характеристическом уравнении системы имеется хотя бы один нулевой корень или хотя бы одна пара чисто мнимых корней λi,i+1 = + , то система будет находиться на границе устойчивости.

Метод Ляпунова. Он дал первое определение устойчивости:

В качестве возмущения Ляпунов рассматривал любое отклонение от установившегося режима, т.е. он рассматривал устойчивость как св-во свободного движения.

Пусть y*(t) – обозначает некоторый установив-ся режим, а действительное текущее знач. yy(t).  y(t) – соответствует возмущенному движению.

Отклонение возм-го движ-ия от невозм-го обозн-м через xi(t)

xi(t)= yi(t)- yi*(t)

(*)- диж ур-ие в форме Коши в отклонениях.

Невоз-ое движение х*=0, xi можно принять за координаты состояния системы.

Если мы смогли бы найти все решения этого ур-ия, то мы могли бы найти все возм-ие возействия.

В общем случае конкретное выражение зависит от y*, т.е. при рассмотрении устойчивости необходимо указать об уст-ти какого режима идет речь.

Геометрическая трактование уст-ти Ляпунова.

Невозмущенное движение х*=0 называется устойчивым если задав трубку сколь угодно малого n-мерного сечения Е можно подобрать в нач-ный мом. вр. t0 такую обл-ть нач-х условий d завис-ая от Е, что в дальнейшем увеличение t возмущ-ое движ-ие x(t) не выйдет из заданной трубки Е.

Аналитический критерий уст-ти Ляпунова.

Невоз-ое дв-ие х*=0 наз-ся уст-вым, если при заданном Е>0 сколь угодно мало оно не было сущ-ет такое d>0 зав-ее от Е, что при нач-х услов-ях если xi(t0)< d, то при дальнейшем движении  |xi(t)|< Е.

Если данное условие не выполняется хотя бы для одного xi, то сис-ма неустойчива. Если при выполнении данных условий xi ->0 при t->¥ то невозм-ое движение – асимптотически устойчивое. Если x(t)->0 при любых нач-х отклонениях, то сис-ма наз-ся уст-ой в целом.

Ляпунов рассматривал в общем случае не линейную сис-му, а ее линеаризованный вариант. Он предположил теорему уст-ти, кот-ая позволяет судить об уст-ти нелин-ой сис-мы по ее линеаризованному варианту. Если ур-ие (*) разложить в ряд Тейлора:

-Линейное ур-ие 1-го приближения для него можно составить хар-ое ур-ие.

Для нелинейных сис-м к которым применимо разложение (**) сущ-ет 3 теоремы Ляпунова об исследовании уст-ти по 1-му приближению.

Т.1. Невозм-ое движ-ие х*=0 устойчиво не зависимо от вида малых нелинейностей jI, если все корни хар-го ур-ия D(l)  имеют ориц-ые вещественные корни.

Т.2. Невозм-ое движ-ие х*=0 не устойчиво не зависимо от вида малых нелинейностей jI, если хотя бы один корень  хар-го ур-ия D(l) имеет полож-ую вещест-ую часть.

Т.3. В случае наличия в каких-либо корнях хар-го ур-ия нулевой вещ-ой части при всех остальных отрицательных ничего нельзя сказать об уст-ти невозм-го движения х*=0 по 1-му приближению, т.е. без спец-ого исследования ур-ия (**).

По Т.3. сис-ма нах-ся на границе устойчивости.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34649. Страница Dialogs 227.84 KB
  Пусть ваше приложение включает окно редактирования Memo1 в которое по команде меню Открыть вы хотите загружать текстовый файл а после какихто изменений сделанных пользователем сохранять по команде Сохранить текст в том же файле а по команде Сохранить как.FileNme; Memo1.FileNme сохраняется в переменной FNme и файл загружается в текст Memo1 методом LodFromFile. Обработка команды Сохранить выполняется оператором Memo1.
34650. Страница System 215.58 KB
  Пиктограмма Имя Назначение Timer Таймер. Timer Компонент DelphiTimer очень простой компонент который не виден на экране но тем не менее TimerDelphi выполняет очень важные функции в программе. DelphiTimer позволяет вводить необходимые задержки между выполнением тех или иных действий.
34651. Символьные переменные и строки. Множества. Записи 92 KB
  Символьные переменные Строки Множества Записи Символьные переменные Значением символьного типа Chr является множество всех символов ПК. PRED X возвращает предыдущее значение порядкового типа значение которое соответствует порядковому номеру ORDX 1 т. ORDPREDX = ORDX 1; SUCC X возвращает следующее значение порядкового типа которое соответствует порядковому номеру ORDX 1 т. 10 Перевод строки; при выводе его на экран все последующие символы будут выводиться начиная с той же позиции но на следующей...
34652. Структура программного модуля. Состав интегрированной программной среды 154 KB
  В ТурбоПаскале применяются следующие условные знаки и служебные слова для описания различных операций: Приоритет операции Условный знак Выражение Название операции Тип переменных в выражении Тип результата выполнения опрации ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ 1 not not Логическое не Логический целый Логический целый 2 nd nd b Логическое и Логический целый Логический целый 3 or or B Логическое или Логический целый Логический целый 3 xor xor B Логическое исключающее или Логический целый Логический целый МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ 2 xy Умножение Целый Целый...
34653. Введение в теорию графов 56 KB
  Граф – это множество вершин V и множество ребер(дуг) Е. Вершины графа - объекты любой природы; поскольку их должно быть конечное число, то мы будем обозначать их натуральными числами. Ребра (дуги) графа соединяют некоторые из его вершин. Если ребра имеют направление, то граф называется ориентированным (орграфом) – рисунок А; в противном случае он неориентированный.
34654. Технологический цикл обработки информации на компьютере 49.5 KB
  Также стадия разработки может отражать количество реализованных функций запланированных для определённой версии программы. Также так называются программы не вышедшие еще в стадию альфа или бета но прошедшие стадию разработки для первичной оценки функциональных возможностей в действии. В отличие от альфа и бета версий преальфа может включать в себя не весь спектр функциональных возможностей программы. В этом случае подразумеваются все действия выполняемые во время проектирования и разработки программы вплоть до тестирования.
34655. Условный оператор. Оператор выбора 50.5 KB
  Например вычисление квадратного корня из числа проводится при условии =0 операторами: IF =0 Then b := Sqrt Else begin WriteLn' 0'; Redln; Hlt end; Оператор Hlt прекращает выполнение программы. PROGRM VES; { определение весовой категории спортсмена } Условная схема программы CONST 1='легкая категория'; 2='средняя категория'; 3='тяжелая категория';...
34656. Операторы организации циклов 57 KB
  Операторы ограничения и прерывания цикла Цикл с параметром Оператор цикла применяется при выполнении расчетов или других действий повторяющихся определенное количество раз. Оператор имеет вид: For i:= N1 To N2 Do оператор ; либо For i:= N1 DownTo N2 Do оператор ; Здесь i параметр цикла переменная порядкового типа N1 N2 начальное и конечное значения параметра цикла i. Напомним что оператор может иметь вид: Begin операторы end; Схема выполнения оператора цикла с параметром имеет вид: В случае связки To цикл...
34657. Стандартные процедуры и функции модуля CRT 54 KB
  Текстовый вывод на экран Процедура TextModeMode: Word;. Процедура TextColorColor: Byte Определяет цвет выводимых символов. Процедура TextBckgroundColor: Byte; Определяет цвет фона. Единственным параметром обращения к этим процедурам должно быть выражение типа Byte задающее код нужного цвета.