2014-02-26 19 views
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這是以下形式的線性常微分方程的N維繫統的自學:Routh-Hurwitz有用,當我可以計算特徵值?

dx/dt=Ax 

其中A是該系統的係數矩陣。

我知道你可以通過確定A的所有特徵值的實部是否定的來檢查穩定性。如果存在任何純粹虛構的特徵值A,則可以檢查振盪。如果存在任何純粹虛構的特徵值A,則我在閱讀的書中的作者引入了用於檢測系統的穩定性和振盪的Routh-Hurwitz準則。這似乎是比計算特徵值更有效的計算捷徑。

如果您現在可以快速找到特徵值,那麼將Routh-Hurwitz標準用於穩定性和振動有什麼優勢?例如,當我開始研究非線性動力學時它會有用嗎?是否有一些額外的使用,我完全失蹤?

維基百科條目在RH穩定性分析中有一些關於控制系統的東西,最後在s域中有很多方程式(拉普拉斯變換),但是對於我的應用程序,我將停留在最多的時域部分,而只是狹隘地集中在線性(或線性化)系統的穩定性和振盪上。

我的動機:在我的計算機上計算特徵值似乎很容易,而Routh-Hurwitz標準會以某種不合時代的形式出現,這種事情可能會爲我節省很多時間,但對通過Matlab分析小型系統沒有多大幫助。

編輯:我已經在Math Exchange問​​過了,這似乎更合適: https://math.stackexchange.com/questions/690634/use-of-routh-hurwitz-if-you-have-the-eigenvalues 這裏有一個可接受的答案。

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這是一個訂單ODE。我通常將振盪與二階常微分方程(例如彈簧質量系統)聯繫起來。這將具有指數特性,而不是三角函數。 – duffymo

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@duffymo:我提到A是一個係數矩陣(不是標量)。該等式描述了N維方程組。見:http://en.wikipedia.org/wiki/Matrix_differential_equation – neuronet

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這個問題似乎是題外話題,因爲它是關於數學而不是編程。 –

回答

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這只是落後於實際計算時代的傳統教育課程。 Routh-Hurwitz爲根位置的參數化提供了一個非常好的理論基礎,並與更抽象的數學聯繫在一起。

但是,出於控制的目的,它只是一個很好的技巧,除了可能具有一個或兩個未知參數的簡單傳遞函數外,沒有任何實用價值。當計算多項式的根是昂貴的或甚至是手動時,它具有實際價值。今天,即使是找到多項式也是基於形成伴隨矩陣和計算特徵值。實際上,您可以基本上形成一個網格,並通過在幾分鐘內繪製最大的實體部分來檢查穩定性曲面。

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