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

20 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

14141. Вказівка повторення та її опис мовою блок-схем та мовою програмування 48.5 KB
  Тема уроку: Вказівка повторення та її опис мовою блоксхем та мовою програмування. Мета уроку: Дати поняття про вказівку повторення та її використання при розвязуванні задач про типи циклів та їх оформлення мовою програмування Паскаль та мовою блоксхем. Тип уроку: Лек
14142. Використання циклу з параметром для розвязування задач 66.5 KB
  Тема уроку: Використання циклу з параметром для розвязування задач. Мета уроку: Навчити використовувати цикл з параметром для розвязування типових задач. Тип уроку: Практичний. На початку уроку рекомендується провести письмове опитування можна у вигляді диктанту
14143. Використання циклу з передумовою для розвязування задач 66 KB
  Тема уроку: Використання циклу з передумовою для розвязування задач. Мета уроку: Навчити використовувати цикл з передумовою для розвязування типових задач. Тип уроку: Практичний. На початку уроку рекомендується провести письмове опитування можна у вигляді диктант
14144. 120 уроков психологического развития младших школьнико 469 KB
  Локалова Н.П. Л73 120 уроков психологического развития младших школьников {Психологическая программа развития когнитивной сферы учащихся IIV классов. М.: Ось89 2006. Содержание Предисловие автора к третьему изданию Предисловие автора ко второму изданию Раздел I О ...
14145. Уроки психологического развития во II классе (31-60) 661.5 KB
  Локалова Н.П. Л73 120 уроков психологического развития младших школьников {Психологическая программа развития когнитивной сферы учащихся IIV классов. М.: Ось89 2006. Содержание Уроки психологического развития во II классе 3160 Содержание занятий во II классе Указате
14146. Уроки психологического развития в III классе (61-90) 654.5 KB
  Локалова Н.П. Л73 120 уроков психологического развития младших школьников {Психологическая программа развития когнитивной сферы учащихся IIV классов. М.: Ось89 2006. Содержание Уроки психологического развития в III классе 6190 Содержание занятий
14147. Уроки психологического развития в IV классе (91-120) 1.1 MB
  Локалова Н.П. Л73 120 уроков психологического развития младших школьников Психологическая программа развития когнитивной сферы учащихся IIV классов. М.: Ось89 2006. Содержание Уроки психологического развития в IV классе 91120 Содержание занятий в IV классе Указате...
14148. Немецкий для начинающих Самоучитель 5.86 MB
  В.М. Бухаров Т.П. Кеслер Немецкий для начинающих Самоучитель Данный самоучитель универсален как по форме так по содержанию. Он позволяет в максимально сжатые сроки приобрести навыки правильного немецкого произношения усвоить наиболее употребительные в немецком
14149. THE UNITED KINGDOM 262 KB
  The United Kingdom Pretext exercises 4.1. Read the following words and expressions and try to guess their meaning. United total leader population capital major command business commerce principle focus liberalization regulation economy concentrate industry international global calendar production textile private public product constitutional monarchy parliamentary cultural military. 4.2. Read the following words and notice their pronunciation. ...