Μάθημα: Θεωρία Δικτύων

Σχετικά έγγραφα
Ζητείται να εξεταστεί η ευστάθειά του κατά BIBO. Η κρουστική απόκριση του συστήματος είναι L : =

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Σήματα και Συστήματα

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

x(t) ax 1 (t) y(t) = 1 ax 1 (t) = (1/a)y 1(t) x(t t 0 ) y(t t 0 ) =

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχ/κών και Μηχ/κών Υπολογιστών, Ε.Μ.Π., Ακαδημαϊκό Έτος , 8ο Εξάμηνο. Ρομποτική II. Ευφυή και Επιδέξια Ρομποτικά Συστήματα

() min. xt δεν έχει μετασχηματισμό LAPLACE () () () Αν Λ= το σήμα ( ) Αν Λ, έστω σ. Το σύνολο μιγαδικών αριθμών. s Q το ολοκλήρωμα (1) υπάρχει.

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 13: Μελέτη ΓΧΑ Συστημάτων με τον Μετασχηματισμό Laplace. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Παραρτήματα. Παράρτημα 1 ο : Μιγαδικοί Αριθμοί

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Όταν θα έχουµε τελειώσει το Κεφάλαιο αυτό θα µπορούµε να:

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ/ΚΩΝ & ΜΗΧ/ΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Ευστάθεια Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου: Αλγεβρικά κριτήρια

Δυναμική Μηχανών I. Επίλυση Προβλημάτων Αρχικών Συνθηκών σε Συνήθεις. Διαφορικές Εξισώσεις με Σταθερούς Συντελεστές

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 11: Μετασχηματισμός Laplace. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

( t) όπου το * αντιστοιχεί σε συνέλιξη και. (t 2) * x 2

. Οι ιδιοτιμές του 3 3 canonical-πίνακα είναι οι ρίζες της. , β) η δεύτερη είσοδος επηρεάζει μόνο το μεσαίο 3 3 πίνακα και

Ευστάθεια συστημάτων

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 8. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

6. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Λύσεις θεμάτων Α εξεταστικής περιόδου εαρινού εξαμήνου (Ιούνιος 2015)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΣΥΣΤΗMAΤΩΝ

Κεφάλαιο 5 Ευστάθεια Ελεγξιµότητα - Παρατηρησιµότητα

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

ΘΕΩΡΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Μετασχηµατισµός Laplace. Εµµανουήλ Ζ. Ψαράκης Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Κεφάλαιο 5 Ευστάθεια Ελεγξιµότητα - Παρατηρησιµότητα

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Ευστάθεια, Τύποι συστημάτων και Σφάλματα

,..., xn) Οι συναρτήσεις που ορίζουν αυτό το σύστημα υποτίθενται παραγωγίσιμες με συνεχείς παραγώγους:

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Στα θέματα πολλαπλής επιλογής η λανθασμένη απάντηση βαθμολογείται αρνητικά όσο και η ορθή. Επιτρέπεται η χρήση του βιβλίου των Dorf & Bishop

Προηγµένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Εισαγωγή στην Τεχνολογία Αυτοματισμού

Μάθημα: Ρομποτικός Έλεγχος

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

Ανάλυση Σ.Α.Ε στο χώρο κατάστασης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών

Δυναμική Μηχανών I. Χρονική Απόκριση Συστημάτων 2 ης Τάξης

Ο Μετασχηματισμός Ζ. Ανάλυση συστημάτων με το μετασχηματισμό Ζ

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Παράδειγµα Θεωρείστε το σύστηµα: αυτοκίνητο επάνω σε επίπεδη επιφάνεια κάτω από την επίδραση δύναµης x( t ) : v(t)

LCs 2 + RCs + 1. s 1,2 = RC ± R 2 C 2 4LC 2LC. (s 2)(s 3) = A. = 4 s 3 s=2 s + 2 B = (s 2)(s 3) (s 3) s=3. = s + 2. x(t) = 4e 2t u(t) + 5e 3t u(t) (2)

1.5 1 Ο νόμος των ρευμάτων του Kirchhoff Ο νόμος των τάσεων του Kirchhoff Το θεώρημα του Tellegen 13

x(t) = e st = e (σ+j2πf)t (7.1) h(t)e st dt (7.4) H(s) = y(t) = H{e st } = H(s)e st (7.5)

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 8: Αντίστροφος μετασχηματισμός Laplace Εφαρμογή σε απόκριση συστήματος: Σύστημα 1 ης τάξης

Μελέτη ευστάθειας και αστάθειας συστημάτων με το περιβάλλον Matlab

h(t) δ(t+3) ( ) h(t)*δ(t)

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Άσκηση: Ένα σύστηµα µε είσοδο u(t), έξοδο y(t) και διάνυσµα κατάστασης x(t) = (x 1 (t) x 2 (t)) T περιγράφεται από το ακόλουθο διάγραµµα:

Παράδειγμα 1. Δίνεται ο κάτωθι κλειστός βρόχος αρνητικής ανάδρασης με. Σχήμα 1. στο οποίο εφαρμόζουμε αρνητική ανάδραση κέρδους

Λύσεις θεμάτων Α εξεταστικής περιόδου Χειμερινού εξαμήνου

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Ακαδηµαϊκό Έτος , Εαρινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

2. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Γενικά τι είναι σύστηµα - Ορισµός. Τρόποι σύνδεσης συστηµάτων.

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 6: Έννοια της συνάρτησης μεταφοράς Παραδείγματα εφαρμογής σε φυσικά συστήματα

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

Εισαγωγή στην Τεχνολογία Αυτοματισμού

Δυναμική Μηχανών I. Συνάρτηση και Μητρώο Μεταφοράς

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 5: Γραφική Μέθοδος Υπολογισμού του Συνελικτικού Ολοκληρώματος. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Ο αντίστροφος μετασχηματισμός Laplace ορίζεται από το μιγαδικό ολοκλήρωμα : + +

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Γεωµετρικη Θεωρια Ελεγχου

(είσοδος) (έξοδος) καθώς το τείνει στο.

Τι είναι σήµα; Ωςσήµαορίζεταιέναφυσικόµέγεθοςτοοποίοµεταβάλλεταισεσχέσηµετοχρόνοή το χώρο ή µε οποιαδήποτε άλλη ανεξάρτητη µεταβλητή ή µεταβλητές.

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 3: Εισαγωγή στα Συστήματα. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-215: Εφαρµοσµένα Μαθηµατικά για Μηχανικούς Εαρινό Εξάµηνο 2013 ιδάσκων : Π.

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου & Ρυθμίσεως Μηχανών (

Αυτόματος Έλεγχος. Ενότητα 9 η : Σχεδίαση ελεγκτών με το γεωμετρικό τόπο ριζών. Παναγιώτης Σεφερλής

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ z

Παράδειγμα 14.2 Να βρεθεί ο μετασχηματισμός Laplace των συναρτήσεων

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ, ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ, ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 13

ΜΟΝΤΕΡΝΑ ΘΕΩΡΙΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΙΙ Τμήμα Μαθηματικών - Τομέας Υπολογιστών & Αριθμητικής Ανάλυσης Εξετάσεις Σεπτεμβρίου 2016

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 7. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Σήματα- συμβολισμοί. x(n)={x(n)}={,x(-1),x(0), x(1),.} x(n)={0,-2,-3, -1, 0, 1, 2, 3, 4,0 }

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 22. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

10 2a 1 0 x. 1) Να εξεταστεί η ελεγξιμότητα και η παρατηρησιμότητα του συστήματος για τις διάφορες

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟ ΕΛΕΓΧΟ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. Τρύφων Κουσιουρής

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

ΣΑΕ 2. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου II. Σημειώσεις από τις παραδόσεις *

x (t) u (t) = x 0 u 0 e 2t,

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 7: Μετασχηματισμός Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΠΡΟΒΛΗΜΑ (Σεπτέμβριος 2008)

ΕΝΟΤΗΤΑ 11: ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

. Σήματα και Συστήματα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Ηλεκτρονικη και 1/60 Πληροφορίας

Transcript:

Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχ/κών και Μηχ/κών Υπολογιστών, Ε.Μ.Π., Ακαδημαϊκό Έτος 7-8, 5ο Εξάμηνο Μάθημα: Θεωρία Δικτύων Ανάλυση Ευσταθείας Κων/νος Τζαφέστας Τομέας Σημάτων, Ελέγχου & Ρομποτικής Σχολή Ηλεκτρ. Μηχ/κών & Μηχ/κών Υπολ., Ε.Μ.Π. Τηλ.: (1) 77-3687 (Κτήριο Ηλεκτρ., Γραφείο 1.36) E-mail: ktzaf@softlab.ntua.gr Web: http://www.softlab.ntua.gr/~ktzaf/ 1

Ανάλυση Ευσταθείας Γραμμικών Κυκλωμάτων

Ορισμοί Ευσταθείας (1) Α. Απόκριση Μηδενικής Κατάστασης (ΑΜΚ) / Περιγραφή Συστήματος Εισόδου-Εξόδου : Α1. Κρουστική Απόκριση / Συνάρτηση μεταφοράς Α. Κριτήριο Φραγμένη Είσοδος Φραγμένη Έξοδος (Φ.Ε.Φ.Ε.) Β. Απόκριση Μηδενικής Εισόδου (ΑΜΕ, Ελεύθερη Απόκριση) (Ασυμπτωτική) Ευστάθεια κατά Lyapunov Β1. Περιγραφή στο Χώρο Κατάστασης B. Περιγραφή Εισόδου-Εξόδου 3

Ορισμοί Ευσταθείας () Α- Απόκριση Μηδενικής Κατάστασης (ΑΜΚ) (αρχικές συνθήκες = ) Ορισμός Α-1 (κρουστική απόκριση) Ένα ΓΧΑ σύστημα είναι ασυμπτωτικά ευσταθές εαν η κρουστική απόκριση ικανοποιεί: ht () dt< ή: A < ( A> ): h( t) dt A Παράδειγμα Π-1: RLC κύκλωμα (ης τάξης, με ζ<1) H() s = s s ω ω + ζω + σt ht () = A e sin( ω t+ φ) όπου: σ = ζω και d A ω ζ : συνάρτηση μεταφοράς : κρουστική απόκριση ω = ω = ω ζ 1 = 1 και φ= d E + - R 1 LC ζω R R C = ζ = L L L C + y - 4

Ορισμοί Ευσταθείας (3) Παράδειγμα Π-1 (συνέχεια): σt σt A ht () dt= A e sin( ω t+ φ) dt= A e sin( ω t+ φ) dt < d Ο ορισμός (Α-1) της ασυμπωτικής ευσταθείας μέσω της κρουστικής απόκρισης Έστω είσοδος: Τότε: ut () U, t ( φραγμένη είσοδος) t t y( t) = h( τ ) u( t τ) dτ h( τ) u( t τ) dτ συνέλιξη: ht () ut () t U h( τ) dτ U A φραγμένη έξοδος d σ 5

Ορισμοί Ευσταθείας (4) Ορισμός Α- (Φ.Ε.Φ.Ε) (BIBO stability) Ένα ΓΧΑ σύστημα είναι ασυμπτωτικά ευσταθές εαν για κάθε φραγμένη είσοδο η έξοδος είναι επίσης φραγμένη. B < : ut ( ) B, t B < : yt ( ) B, t U U Y Y Μη ασυμπτωτικά ευσταθές σύστημα: ht () dt όχι φραγμένο, δηλαδή: T A >, T > ( T < ): h( t) dt> A Αντίστοιχα: υπάρχει u(t) φραγμένο y(t) όχι φραγμένο 6

Ορισμοί Ευσταθείας (5) Ορισμός Α-3 (Οριακή ευστάθεια) Ένα ΓΧΑ σύστημα είναι οριακά ευσταθές εαν Δεν είναι ασυμπτωτικά ευσταθές, αλλά ωστόσο ισχύει: T AB, < ( AB, > ): ht ( ) dt A+ BT, T> Παράδειγμα: h(t) Π.χ.-1: Ολοκληρωτής () 1 T H s =, ht () = 1 htdt () = T s F m v Τ π.χ.: vs () = 1 (όταν τριβή b=) F() s m s Οριακά ευσταθές! Π.χ.-: Σύστημα ης τάξης χωρίς απόσβεση (undamped), ζ= h(t) H() s = A h() t = ( A )sin( ω t) s ω + ω T A ht () dt ( ) T ω Τ 7

Ορισμοί Ευσταθείας (6) Ορισμός Α-4 (Ασταθές) Ένα ΓΧΑ σύστημα είναι ασταθές εαν Δεν είναι ούτε ασυμπτωτικά ευσταθές, ούτε οριακά ευσταθές : Παραδείγματα: 1 θt Π.χ.-1: πόλος p με Re(p)>, π.χ. H() s = + h() t = e + s θ Π.χ.-: δύο ολοκληρωτές εν σειρά H() s = 1 h() t = t s T T T ht () dt= tdt= Ασταθές! h(t) Τ h(t) Τ 8

Ορισμοί Ευσταθείας (7) Β- Απόκριση Μηδενικής Εισόδου (ΑΜΕ) (είσοδος = y zi (t) ) Ευστάθεια κατά Lyapunov (1) Περιγραφή στο Χώρο Κατάστασης Γενικά για (μη-γραμμικό) χρονικά αμετάβλητο σύστημα: x () t = f ( xu, ) Έστω αυτόνομο σύστημα (δηλ. είσοδος = ): x () t = f ( x) Κατάσταση ισορροπίας x s : f( x s ) = Ορισμός B-1 (Ευστάθεια κατά Lyapunov) Μια κατάσταση ισορροπίας x s (ενός αυτόνομου δυναμικού) συστήματος είναι ευσταθής (κατά Lyapunov) εαν: ε >, δ = δ( ε) > : x() x < δ( ε) x( t) x < ε t> Ερμηνεία: εαν η κατάσταση ισορροπίας διαταραχθεί, η κίνηση του διανύσματος κατάστασης θα παραμείνει μέσα σε μια περιοχή της κατάστασης ισορροπίας (το δε μέγεθος της περιοχής αυτής, την οποία μπορούμε να κάνουμε όσο «μικρή» θέλουμε, εξαρτάται από το μέγεθος της διαταραχής) s s 9

Ορισμοί Ευσταθείας (8) Ορισμός B- (Ασυμπτωτική Ευστάθεια κατά Lyapunov) Μια κατάσταση ισορροπίας x s (ενός αυτόνομου δυναμικού) συστήματος είναι ασυμπτωτικά ευσταθής (κατά Lyapunov) εαν: (α) είναι ευσταθής (β) t δ > : x() x < δ x( t) x s s s s Εαν δ s +, τότε «ολική» ασυμπτωτική ευστάθεια (globally asymptotically stable) Θεώρημα: Έστω αυτόνομο σύστημα x () t = f ( x), f () = Εαν υπάρχει συνάρτηση Lyapunov V(x): (i) V : συνεχής i, (ii) V(x)> για x >, και (iii) V(x)=, όταν x = xi τότε η κατάσταση ισορροπίας (x s =) είναι: - ευσταθής εαν V ( x) για περιοχή {x} του χώρου κατάστασης: V(x)<k - ασυμπτ. ευσταθής εαν V ( x ) < (για περιοχή του χώρου κατάστασης ) - ολικά ασυμπτ. ευσταθής εαν V ( x ) < (για όλο το χώρο κατάστασης: x >) 1

Ορισμοί Ευσταθείας (9) Εφαρμογή Θεωρήματος ευσταθείας κατά Lyapunov Έστω Γ.Χ.Α σύστημα x = Ax T Ορίζουμε συνάρτηση V( x) = x Q x> (Q: θετικά ορισμένημήτρα n n) ( ) T T T T V ( x) = x Q x+ x Q x = x A Q+ QA x Αποδεικνύεται ότι υπάρχει Q> : A T Q + QA = Ι, και άρα εαν για κάθε λ i ιδιοτιμή της μήτρας Α, ισχύει: Re(λ i )< V <, x 11

Ορισμοί Ευσταθείας (1) () Περιγραφή Εισόδου-Εξόδου (για ΓΧΑ σύστημα) ( n) ( m) any () t + + ay 1 () t + ay () t = bmu () t + + bu () t bs () β () s n Y() s = U() s + (όπου ψ () s = an s + + as 1 + a ) ψ() s ψ() s Η(s) Y zs (s) Y zi (s) Ορισμός B-3 (Ευστάθεια κατά Lyapunov, u(t)=, δηλ. ελεύθερη απόκριση) Ασυμπτ. ευσταθές: (Οριακά) ευσταθές: y y y y t = (αρχικές συνθήκες) ( n 1) (), (),, () lim zi ( ) t y y y M > y t < M t> (αρχικές συνθήκες) ( n 1) (), (),, () : zi ( ), ( n 1) Ασταθές: y(), y (),, y () lim yzi ( t) = t (υπάρχουν αρχικές συνθήκες) 1

Κριτήρια Ευσταθείας (1) Α.Μ.Κ. Έστω η συνάρτηση μεταφοράς H(s) ενός ΓΧΑ συστήματος bs () { yzs () t} H() s = ψ () s = L L { u() t } και L 1 { H() s } = h() t ht () dt< Α.Μ.Ε. Απόκριση μηδενικής εισόδου (u(t)=, ελέυθερη απόκριση) β () s Yzi () s = L { yzi () t } = ψ () s και L 1 { Y () s } = y () t lim y ( t) = t zi zi zi H(s): έστω deg(b(s)) deg(ψ(s)) και έστω π.χ. p k =σ k +jω k απλοί πόλοι της H(s) (ρίζες της ψ(s)) H 1 () s A A An = A + + + + s p s p s p 1 n 1 ht () = Aδ () t + Ae 1 + Ae + + Ae n n n pt n k σkt n Ak h() t dt A + A 1 ke dt A A 1 k e dt A k= = + k= = + < k= 1σ δεδομένου ότι ισχύει: e = e e = e p t σ t jω t σ t k k k k p t p t p t (εαν και μόνο εαν σ k =Re(p k )<, για κάθε k) k 13

Κριτήρια Ευσταθείας () Κριτήριο με πόλους Ένα Γ.Χ.Α. Σύστημα με χ.π. ψ(s), και πόλους p k (k=1,,n) (i.e.: ψ(p k )=) Ασυμπτ. Ευσταθές Re(p k )<, για κάθε k (Οριακά) Ευσταθές Re(p k ), για κάθε k και για κάθε πόλο p: Re(p)=, είτε m(p)=1, είτε (εαν m(p)>1) m(p)=γ(p) (όπου: m(.)=αλγεβρική πολλαπλότητα, και γ(p)=γεωμετρική πολλαπλότητα) γ(p): #ανεξ. ιδιοδιανυσμάτων v (της μήτρας Α του συστήματος) ιδιοτιμή p (ήτοι: A.v=p.v) Ασταθές Υπάρχει πόλος p k : Re(p k )> Παράδειγμα (Γ.Χ.Α. Σύστημα ης τάξης) L (.) ( ) y() t + ( a) y () t + ω y() t = u() t 1 a+ s y() + y () Y() s = U() s + s + as+ ω s + as+ ω L ( y) = sy() s sy() y () Η(s) Y zi (s) 14

Κριτήρια Ευσταθείας (3) Παράδειγμα (Σύστημα ης τάξης) (συνέχεια...) p = a± a ω 1, : πόλοι H() s = 1 s + as+ ω ( όπου: ζ = ( a ω ) a = ή ζω ) Ασυμπτ. Ευσταθές όταν a>> (ζ>) Οριακά Ευσταθές όταν a== (ζ=) a ω > (i.e. ζ 1) p1, p1,< < a< ω (i.e.< ζ < 1) p Re( p ) < 1, 1, a= (i.e. ζ = ) p I i.e. Re( p ) = 1, 1, Ασταθές όταν a< (ζ<) a< (i.e. ζ < ) p Re( p ) > 1, 1, 15

Κριτήρια Ευσταθείας (4) Κριτήριο Ευσταθείας Routh Έστω το χαρακτηριστικό πολυώνυμο του συστήματος n n 1 ψ () s = a s + a s + + as+ a n n 1 1 Αναγκαία συνθήκη ασυμπτωτικής ευστάθειας (Θεώρημα Stobola): a i > i. Δηλαδή: Εαν σύστημα ασυμπτ. ευσταθές (i.e.: Re(p k )< για κάθε k) a i > για κάθε i Routh (1874) Hurwitz (1895) s n s n-1 s n- s n-3 s s 1 s a n a n-1 b 1 c 1 e 1 f 1 g 1 a n- a n-3 b c e a n-4 a n-5 b 3 c 3 a n-6 a n-7 b 4 c 4 an an an an 4 a a a a b =, b =, n 1 n 3 n 1 n 5 1 an 1 an 1 an 1 an 3 an 1 an 5 b b b b c =, c =, 1 1 3 1 b1 b1 16

Κριτήρια Ευσταθείας (5) Κριτήριο Ευσταθείας Routh # αριθμός των ριζών p k : Re(p k )> = #μεταβολών προσήμου στη 1η στήλη Σύστημα ασυμπτωτικά ευσταθές εαν και μόνο εαν όλοι οι συντελεστές a i του πολυωνύμου a i είναι ομόσημοι (π.χ. a i > i) (όχι μηδενικά!) και όλοι οι όροι της 1ης στήλης στη διάταξη Routh είναι «ομόσημοι» (π.χ. a n, a n-1, b 1, c 1,, f 1, g 1 > ) Ειδικές Περιπτώσεις: (1) Ένα στοιχείο της 1ης στήλης μηδενικό συνεχίζουμε την ανάλυση ευσταθείας με κάποιο ε + (ή -) για να αποφανθούμε περί της ύπαρξης ριζών του πολυωνύμου στο δεξί μιγαδικό ημιεπίπεδο... () Μία ολόκληρη γραμμή (π.χ. η s i+1 ) της διάταξης μηδενίζεται εαν «όχι ασταθές», τότε οριακά ευσταθές («ταλαντωτής»), και η συχνότητα ταλάντωσης υπολογίζεται από το βοηθητικό πολυώνυμο της γραμμής s i+... 17