Пример 3.3.
Определить, является ли устойчивой динамическая система с характеристическим многочленом
Рис. 3.11
Прохождение годографа в устойчивой системе.
D(l)= 0,414*10-6l5+ 0,388*10-3l4+ 3,47*10-2l3+ 1,83l2+ 58l+ 380.
Заменим l на jw
D(jw)= U(w)+ jV(w)= [0,388*10-3w4- 1,83w2+ 380]+ j[0,414*10-6w5-
-3,47*10-2w3+ 58w].
Подставляя разные значения w в D(jw), построим на комплексной плоскости годограф (рис. 3.11). Видно, что система устойчива.
Критерий Гурвица
Для суждения об устойчивости решений системы дифференциальных уравнений или дифференциального уравнения с постоянными коэффициентами необходимо знать характер расположения корней характеристического уравнения. Это можно определить, не решая самого уравнения, с помощью критерия, предложенного Раусом Э и Гурвицем А. В технике его часто называют критерием Гурвица.
Формулируется он следующим образом.
Пусть имеется характеристический полином
P(l) = a0 ln+ a1ln-1+ . .. +an (n³ 1). (3-65)
Положим, что ai - действительные числа, причем а0>0.
Образуем матрицу, матрицу Гурвица,
a1 a0 . . . . . 0
a3 a2 a1 . . . 0
M= a5 a4 a3 . . . 0 (3-66)
. . . . . . . .
0 0 0 . . . an ,
где по главной диагонали откладываются коэффициенты а1, а2 ….аn.
Главные диагональные миноры этой матрицы
D1= а1;
D2= а1 а0
а3 а2 = а1а2- а0а3;
а1 а0 0
D3= а3 а2 а1 = а1а2 а3 - а0 а1а23= а3(а1а2 -а0а3).
0 0 а3
. . . . . . . . . .
Dn= an Dn-1.
Тогда решение системы однородных дифференциальных уравнений или однородного дифференциального уравнения с постоянными коэффициентами будет устойчивым, если все главные диагональные миноры матрицы Гурвица Dk> 0 (k=1,2… …n).
Очевидно, при неустойчивой однородной системе или неоднородном уравнении будут неустойчивы и неоднородная система или дифференциальное уравнение.
Используются и другие критерии устойчивости.
На базе изложенных методов, подробно описанных в литературе по теории автоматического регулирования, достаточно легко исследовать динамику разных систем: линейых многосвязных, нелинейных и т.д.
Дата добавления: 2015-02-23; просмотров: 739;