Η Παραµετρική Προσέγγιση στον Εύρωστο Έλεγχο

Σχετικά έγγραφα
ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

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:

ΑΠΑNTHΣΕΙΣ ΣΤA ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ 2012

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ

ΑΥΤΟΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΤΟ SCILAB: ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΑΚΕΤΟΥ ΓΙΑ ΕΥΡΩΣΤΟ ΕΛΕΓΧΟ.

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2008 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Υψώνουμε την δοσμένη σχέση στο τετράγωνο οπότε

). Πράγματι, στο διάστημα [ x, x 1 2 ικανοποιεί τις προϋποθέσεις του Θ.Μ.Τ. Επομένως, υπάρχει ξ x 1,

Ευστάθεια Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου: Αλγεβρικά κριτήρια

Η ΤΕΧΝΗ ΤΟΥ ΙΑΒΑΣΜΑΤΟΣ ΜΕΤΑΞΥ ΤΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ (ΠΑΡΕΜΒΟΛΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ)

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

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΕΛΑΧΙΣΤΑ ΤΕΤΡΑΓΩΝΑ

f x = f a + Df a x a + R1 x, a, x U και από τον ορισµό της 1 h f a h f a h a h h a R h a i i j

Μαθηµατικά Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης ΚΕΦΑΛΑΙΟ. 1 ο :Μιγαδικοί Αριθµοί

4.5.6 ΡΗΤΑ ΠΟΛΥΩΝΥΜΙΚΑ ΤΜΗΜΑΤΑ Η ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΣΗΜΕΙΟΥ ΜΕ ΒΑΡΟΣ ΤΟ ΚΥΚΛΙΚΟ ΤΜΗΜΑ

AΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. z z 0 που είναι τριώνυμο με διακρίνουσα. 2 Re z 4Im z R. x 2 y x y 2

Κεφάλαιο 2ο: ΜΙΓΑ ΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟ ΟΣ:

Παραρτήματα. Παράρτημα 1 ο : Μιγαδικοί Αριθμοί

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β') ΔΕΥΤΕΡΑ 28 ΜΑΪΟΥ 2012

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 28 ΜΑΪΟΥ 2012 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. y R, η σχέση (1) γράφεται

Ανασκόπηση της Παραμετρικής Προσέγγισης στον Εύρωστο Έλεγχο

KΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΣΥΝΗΘΩΝ. Το τυπικό πρόβληµα αρχικών τιµών που θα µας απασχολήσει, είναι το ακόλουθο:

5 ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΚΑΜΠΥΛΩΝ

Μηχανολογικό Σχέδιο με τη Βοήθεια Υπολογιστή. Αφφινικοί Μετασχηματισμοί Αναπαράσταση Γεωμετρικών Μορφών

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 28 ΜΑΪΟΥ 2012 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. y R, η σχέση (1) γράφεται

Όταν θα έχουµε τελειώσει το Κεφάλαιο αυτό θα µπορούµε να:


Σεµινάριο Αυτοµάτου Ελέγχου

Κεφάλαιο 6. Έλεγχος στο Πεδίο της Συχνότητας. Τόπος Ριζών Διάγραµµα Bode Διάγραµµα Nyquist Ψηφιακός PID

ΛΥΣΕΙΣ ΙΟΥΝΙΟΣ (

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

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

12. ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ Α ΒΑΘΜΟΥ. είναι δύο παραστάσεις μιας μεταβλητής x πού παίρνει τιμές στο

Π Ρ Ο Ο Π Τ Ι Κ Η ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 2015 ΘΕΜΑ Α. Α1. Απόδειξη σελίδα 194. Α2. Ορισμός σελίδα 188. Α3. Ορισμός σελίδα 259

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÏÅÖÅ

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ: ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΘΕ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΉ Ι (ΠΛΗ 12) ΛΥΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΗΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 28 ΜΑΪΟΥ 2012 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. y R, η σχέση (1) γράφεται

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Ηµεροµηνία: Κυριακή 27 Απριλίου 2014 ιάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Προηγµένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών

Συνεκτικά σύνολα. R είναι συνεκτικά σύνολα.

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α. Α1. Σχολικό βιβλίο σελίδα 217. Α2. Σχολικό βιβλίο σελίδα 273. Α3. Σχολικό βιβλίο σελίδα 92 Α4. Λ - Σ - Σ - Λ - Σ ΘΕΜΑ Β. B1.

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

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 1

4 η ΕΚΑ Α. = g(t)dt, x [0, 1] i) είξτε ότι F(x) > 0 για κάθε x (0, 1] ii) είξτε ότι f(x)g(x) > F(x) για κάθε x (0, 1] και G(x) για κάθε x (0, 1]

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

e 5t (sin 5t)u(t)e st dt e st dt e 5t e j5t e st dt s j5 j10 (s + 5 j5)(s j5)

Η Πολυεδρική Προσέγγιση στην Ανάλυση και Σύνθεση Συστηµάτων Ελέγχου. Εργαστήριο Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου

5 Γενική µορφή εξίσωσης ευθείας

Το θεώρηµα πεπλεγµένων συναρτήσεων

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΚΩΛΕΤΤΗ

(CLR, κεφάλαιο 32) Στην ενότητα αυτή θα µελετηθούν τα εξής θέµατα: Παραστάσεις πολυωνύµων Πολυωνυµική Παρεµβολή ιακριτός Μετασχηµατισµός Fourier

() 1 = 17 ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ LEGENDRE Ορισµοί

1 Το ϑεώρηµα του Rademacher

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

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2012 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. β α

Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α

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

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Το ϑεώρηµα παρεµβολής του Riesz και η ανισότητα Hausdorff-Young. Απόστολος Γιαννόπουλος.

ΜΙΓΑ ΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΟΛΟΚΛ. ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΓΡΑΠΤΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2010 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ. =. Οι πρώτες µερικές u x y

Λύσεις θεμάτων εξεταστικής περιόδου Ιουνίου v 3 (t) - i 2 (t)

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

13 Μονοτονία Ακρότατα συνάρτησης

v a v av a, τότε να αποδείξετε ότι ν <4.

Ακαδηµαϊκό Έτος , Εαρινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

Κεφάλαιο 2. Παραγοντοποίηση σε Ακέραιες Περιοχές

Μάθημα: Θεωρία Δικτύων

Συνεκτικά σύνολα. R είναι συνεκτικά σύνολα.

f x = f a + Df a x a + R1 x, a, x U και από τον ορισµό της 1 h f a h f a h a h h a R h a i i j

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

Κανόνες παραγώγισης ( )

Ακρότατα υπό συνθήκη και οι πολλαπλασιαστές του Lagrange

Στοχαστικά Σήµατα και Εφαρµογές

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

{ } ΠΛΗ 12: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι 2 η ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Απαντήσεις. 1. (15 µονάδες)

Κεφάλαιο 5 Ευστάθεια Ελεγξιµότητα - Παρατηρησιµότητα

1. Τετραγωνικές μορφές. x y 0. 0x y 0 1α 1β 2α 2β 3. 0x + y 0

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ BODE ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΟ ΤΕΥΧΟΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΩΝ

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Θέµα 3 ο : Έστω οι µιγαδικοί z και z µε z = z = και z z. Έστω ο µιγαδικός αριθµός zz! = z z Να δείξετε ότι: α. z = και z =. z z β.! " R γ.! " ΜΟΝΑΔΕΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ ΣΤΟΥΣ ΜΙΓΑΔΙΚΟΥΣ

Μετασχηματισμοί Laplace

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Να χαρακτηρίσετε ως σωστές (Σ) ή λάθος (Λ) τις παρακάτω προτάσεις :

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΗΣ/ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Υπολογισµός διπλών ολοκληρωµάτων µε διαδοχική ολοκλήρωση

Ισοδυναµία τοπολογιών βρόχων.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΣΥΣΤΗMAΤΩΝ

Τυπική µορφή συστήµατος 2 ας τάξης

a n = 3 n a n+1 = 3 a n, a 0 = 1

Kεφάλαιο 4. Συστήµατα διαφορικών εξισώσεων.

Γραφική Λύση & Πρότυπη Μορφή Μαθηματικού Μοντέλου

Transcript:

Η Παραµετρική Προσέγγιση στον Εύρωστο Έλεγχο ρ. Ε.Ν. Αντωνίου Μεταδιδακτορικός Ερευνητής Τµήµα Μαθηµατικών, Α.Π.Θ.

Ιστορική Αναδροµή Κλασσική Θεωρία Maxwell O Goverors (1868) - Ρίζες της Θεωρίας Ελέγχου Hermte (1856) Συσχέτιση θέσης των ριζών πολυωνύµου µε την «υπογραφή» τετραγωνικών µορφών Routh (1877), Hurwtz (1895) Αλγεβρικά Κριτήρια Ευστάθειας Lyapuov (1892) Εξίσωση Lyapuov Μη γραµµικά συστήµατα Nyqust (1932), Bode (1945) Γεωµετρικό Κριτήριο Περιθώρια Ενίσχυσης και Φάσης Potryag, Bellma, Kalma, Bucy (1960 1975) Χώρος Καταστάσεων Βέλτιστος Έλεγχος Youla, Kucera, Desoer, Lu, Murray, Rosebrock κ.α. (1970-1980) Πολυωνυµική περιγραφή Ένα σηµαντικό πρόβληµα: Doyle (1978) Η Θεωρία Βέλτιστου Ελέγχου δεν µπορεί να εγγυηθεί ικανοποιητικά περιθώρια ενίσχυσης και φάσης.

Ιστορική Αναδροµή Εύρωστος Έλεγχος (Robust Cotrol) Μη- οµηµένη Αβεβαιότητα ( ιαταραχές Περιορισµένου Μέτρου) Zames, Fracs, Doyle, Kmura, Vdyasagar, Glover κ.α. (1980 - Σήµερα) - H Cotrol Small Ga Theorem. οµηµένη Αβεβαιότητα (Παραµετρική Προσέγγιση) Khartoov (1979), Θεώρηµα Khartoov, Soh, Berger, Dabke (1985) Ακτίνα ευστάθειας πολυωνύµου στο χώρο των συντελεστών, Barlett, Hollot, L (1988) Πολυτοπική αβεβαιότητα Θεώρηµα Ακµών, Berack, Hwag, Bhattacharyya (1987) Ακτίνα ευστάθειας πολυωνύµου στο χώρο των παραµέτρων, Chapellat, Bhattacharyya (1989) - Γενικευµένο Θεώρηµα Khartoov, Γεωµετρικός τόπος Tsypk Polyak (1991).

Παράδειγµα: Το ανάστροφο εκκρεµές Θέτοντας (στο γραµµικοποιηµένο µοντέλο): x = y, x = y, x = θ, x = θ 1 2 3 4 Για l = 1, g 10 Οι εξισώσεις κατάστασης είναι: j k x 1 x 2 x 3 x 4 y z { = j k 0 1 0 0 0 0-20m m +2M 0 0 0 0 1 0 0 y 20 Hm+ ML m+ 2M 0 z { j k x 1 x 2 x 3 x 4 y + z { j k 0 2 m + 2M 0 1 - m + 2M y z { u

Παράδειγµα: Το ανάστροφο εκκρεµές Το σύστηµα είναι προφανώς ασταθές Εφαρµογή ανάδρασης κατάστασης της µορφής: u = Kx+ v j k x 1 x 2 x 3 x 4 Οι εξισώσεις κατάστασης του κλειστού συστήµατος είναι: y z { = j k - 0 1 0 0 2k 1 2k 2 2k 3 m +2M m +2M m+ 2M - 20m 2k 4 m + 2M m +2M 0 0 0 1 k 1 m + 2M - k 2 20 Hm+ ML m + 2M m+ 2M - k 3 m + 2M - k 4 m + 2M Το χαρακτηριστικό πολυώνυµο του κλειστού συστήµατος είναι: y z { j k x 1 x 2 x 3 x 4 y + z { j k 0 2 m + 2M 0 1 - m + 2M y z { v 1 phsl= m +2M @Hm +2ML s4 + Hk 4-2k 2 L s 3 + H-20m -20M - 2k 1 + k 3 L s 2 + 20k 2 s + 20k 1 D

ιαπιστώσεις Ερωτήµατα Η ευστάθεια του συστήµατος εξαρτάται από τη θέση των ριζών του χαρακτηριστικού πολυωνύµου στο µιγαδικό επίπεδο. Οι συντελεστές του χαρακτηριστικού πολυωνύµου εξαρτώνται (γραµµικά) από τις παρακάτω παραµέτρους: M, m µάζες του αµαξιδίου και της σφαίρας k 1, k 2, k 3, k 4 - συντελεστές της ανάδρασης κατάστασης Είναι δύσκολο να εφαρµόσουµε κλασσικά κριτήρια ευστάθειας (Routh, Hurwtz, Nyqust) λόγω του µεγάλου πλήθους των παραµέτρων. εδοµένων των (M, m), µπορούµε να προσδιορίσουµε το σύνολο των (k 1, k 2, k 3, k 4 ) που καθιστούν το κλειστό σύστηµα ευσταθές? εδοµένου ενός αντιστάθµιστη (k 1, k 2, k 3, k 4 ) που σταθεροποιεί το σύστηµα, πόσο «µεγάλες» µεταβολές των (M, m) είναι «ανεκτές» ώστε το σύστηµα να παραµείνει ευσταθές?

Ευστάθεια Hurwtz Έστω: Με ρίζες: Ορισµός: ps = p + ps+ ps + + ps p 2 ( ) 0 1 2..., p( s ) = 0, s, = 1,2,3,..., p( s) Hurwtz Stable Re s < 0, = 1,2,3,..., Αναγκαία Συνθήκη: p( s) Hurwtz Stable p > 0, = 1,2,3,..., * Ims * Ims * * Res * * Res * Ρίζες Ευσταθούς Πολυωνύµου * Ρίζες Ασταθούς Πολυωνύµου

Θεώρηµα Hermte - Behler Ορίζουµε: eve p ( s) = p + p s + p s +... 2 4 0 2 4 odd p ( s) = ps+ p s + p s +... 3 5 1 3 5 και e eve p ( ω) = p ( jω) = p p ω + p ω... 2 4 0 2 4 odd o p ( jω) 2 4 p ( ω) = = p1 p3ω + p5ω... jω Θεώρηµα Η-Β: ps ( ) Hurwtz Stable 0 < ω < ω < ω < ω < ω < ω <... e,1 o,1 e,2 o,2 e,3 o,3 ω : p ( ω ) = 0, ω : p ( ω ) = 0 e, e e, o, o o,

Παράδειγµα Έστω το πολυώνυµο phsl=s 9 +11s 8 +52s 7 + 145s 6 + 266s 5 + 331s 4 + 280s 3 + 155s 2 + 49s + 6 Έχουµε: p e HwL=11 w 8-145 w 6 + 331 w 4-155 w 2 + 6 p o HwL=w 8-52 w 6 + 266 w 4-280 w 2 + 49 200 p o HwL 100-100 0.5 1 1.5 2 Το πολυώνυµο είναι ευσταθές σύµφωνα µε το Θεώρηµα H-B -200-300 p e HwL

Το κριτήριο Routh-Hurwtz Ορίζουµε την ακολουθία οριζουσών: = p = p = 1 3 0, 1 1, 2, p p 2 p p = p p p 1 3 5 p p p 3 2 4 0 p p 1 3,... = p p p 1 3 5 p p p 2 4 0 p p p 0 1 3 5 0 p p p 0 2 4 0 0 0 0 0 0 0 p 0 p( s) = p + ps+... + p s Hurwtz ευσταθες > 0, = 0,1, 2,..., Θεώρηµα: 0 1

Το Θεώρηµα ιάσχισης του Συνόρου (Boudary Crossg Theorem) Έστω µια περιοχή ευστάθειας S. Στην περίπτωση της Hurwtz ευστάθειας: Έστω µια µονοπαραµετρική οικογένεια πολυωνύµων: 2 1. p( λ, s) = p0( λ) + p1( λ) s+ p2( λ) s +... + p ( λ) s, λ I = [ a, b] 2. p ( λ)συνεχεις συναρτησεις του λ 3. deg p( λ, s) =, λ I S = { s,res< 0} Θεώρηµα: Αν pas (, )ειναι ευσταθες και pbs (,) ασταθες, τοτε ρ (a,b]ε.ω. α) Το p( ρ, s) εχει ολες του τις ριζες στο S S β) To p( ρ, s) εχει τουλαχιστον µια ριζα στο S

Το Θεώρηµα ιάσχισης του Συνόρου (Παράδειγµα) Έστω : p s s s s 2 3 2 2 ( λ, ) = λ + (3 λ) + ( λ + 1) + λ, λ [1,3] Το ζητούµενο ρ του θεωρήµατος είναι: ρ=1.71742 1 λ=1 λ=1.71742 0.5 λ=3-1 -0.8-0.6-0.4-0.2-0.5-1 Ο Γεωµετρικός τόπος των ριζών του πολυωνύµου

Αρχή Εξαίρεσης του Μηδενός (Zero Excluso Prcple) Έστω µια οικογένεια πολυωνύµων: m () s = {(, δ s p), p Ω},οπου p και Ω m Που ικανοποιεί τις παρακάτω προϋποθέσεις: 1. Η ( s) περιεχει τουλαχιστον ενα ευσταθες πολυωνυµο 2. Το Ω ειναι συναφες µε δροµους 3. deg δ ( s, p) =, p m Θεώρηµα: Καθε δ() ()ειναι ευσταθες ( ) 0,, * * s s δ s p Ω s S Σηµ. Η Αρχή Εξαίρεσης του Μηδενός είναι άµεση συνέπεια του Θεωρήµατος ιάσχισης Συνόρου

Hurwtz ευστάθεια ευθυγράµµου τµήµατος Έστω: p ( s) = p + p s+... + p s, p ( s) = p + p s+... + p s 1 10 11 1 2 20 21 2 Ευθύγραµµο τµήµα των πολυωνύµων: [ p(), s p()] s = { ps (): ps () = λ p() s + (1 λ) p(), s λ [0,1]} 1 2 1 2 Ερώτηµα: Αν p1(), s p2() s είναι ευσταθή, ισχύει το ίδιο για κάθε 1 2 p() s [ p (), s p ()] s? Λήµµα (Segmet Lemma): Ε στω p (), s p () s Hurwtz ευσταθη µε p p > 0. Τοτε καθε 1 2 1 2 ps () [ p(), s p()] s ειναι Hurwtz ευσταθες αν-ν δεν υπαρχει ω > 0 1 2 1. p ( ω) p ( ω) p ( ω) p ( ω) = 0 e o e o 1 2 2 1 2. p ( ω) p ( ω) 0 e e 1 2 3. p ( ω) p ( ω) 0 o o 1 2

Παράδειγµα Έστω τα ευσταθή πολυώνυµα: p 1 HsL=10s 3 + s 2 + 6s + 0.57 p 2 HsL=10s 3 + 2s 2 + 8s + 1.57 Το ευθύγραµµο τµήµα των δύο πολυωνύµων: ps = λ p s + λ p s = s + λ s + λ s+ λ 3 2 ( ) 1( ) (1 ) 2( ) 10 (2 ) (8 2 ) 1.57 Για λ = 0.5 ps = s + s + s+ 3 2 ( ) 10 1.5 7 1.07 Οι ρίζες είναι: -0.152765, 0.00138248-0.836911Â, 0.00138248+ 0.836911Â Ασταθές!

Το θεώρηµα Khartoov Έστω: ps = p + ps+ ps + + ps p 2 ( ) 0 1 2..., Ορίζουµε την οικογένεια πολυωνύµων: + I() s = { p(): s p [ p, p ]} Θεώρηµα Khartoov: Καθε p() s I() s ειναι Hurwtz ευσταθες Τα 4 πολυωνυµα του Khartoov ειναι Hurwtz ευσταθη: p ( s) = p + p s+ p s + p s + p s +... + 2 + 3 4 0 1 2 3 4 p ( s) = p + p s+ p s + p s + p s +... + + + 2 3 4 0 1 2 3 4 p ( s) = p + p s+ p s + p s + p s +... + + 2 + 3 + 4 0 1 2 3 4 p ( s) = p + p s+ p s + p s + p s +... ++ + + 2 3 + 4 0 1 2 3 4

Το θεώρηµα Khartoov (Ερµηνεία) Το παραλληλεπίπεδο της οικογένειας Ι(s) στο χώρο συντελεστών για =2 p 2 p () s p + () s p 1 p ++ () s p + () s p 0

Θεώρηµα Khartoov (Παράδειγµα) To χαρακτηριστικό πολυώνυµου του ανάστροφου εκκρεµούς για Μ=10 και m=1 είναι: phsl= 1 21 @21s4 + Hk 4-2k 2 L s 3 + H-2k 1 +k 3-220L s 2 + 20k 2 s + 20k 1 D Για ευκολία θα χρησιµοποιήσουµε το πολυώνυµο χωρίς τον συντελεστή 1/21: phsl=21s 4 + Hk 4-2k 2 L s 3 + H-2k 1 +k 3-220L s 2 + 20k 2 s + 20k 1 Για τα παρακάτω διαστήµατα εφαρµόζουµε το θεώρηµα Khartoov: p 0 œ@30,60d p 1 œ@90,110d p 2 œ@100,200d p 3 œ@70,110d p 4 œ@10,30d p p p + + () s = 10s 4 +110s 3 +200s 2 + 90s + 30 () s = 10s 4 +70s 3 +200s 2 + 110s + 30 () s = 30s 4 +110s 3 +100s 2 + 90s + 60 p ++ () s = 30s 4 +70s 3 +100s 2 + 110s + 60 Τα 4 πολυώνυµα Khartoov αποδεικνύονται Hurwtz ευσταθή.

Θεώρηµα Khartoov (Παράδειγµα) Το κλειστό σύστηµα του ανάστροφου εκκρεµούς είναι ευσταθές για Κ που ικανοποιεί τις παρακάτω ανισότητες: 30 20k 1 60 90 20k 2 110 100-2k 1 + k 3-220 200 70 k 4-2k 2 110 Λύνοντας τις παραπάνω ανισότητες παίρνουµε: 1.5 k1 2 4.5 k2 5.5 323 k3 424 79 k 121 4

Σφαιρικές Περιοχές Πολυωνύµων Έστω: 2 p( s) = p0 + ps 1 + p2s +... + ps P Ταυτίζουµε: T + 1 [ ] P p( s) p, p,..., p 0 1 Ανοικτή Σφαιρική Περιοχή: Υπερσφαίρα: B( p ( s), r) = { p( s) P : p( s) p ( s) < r} 0 0 S( p ( s), r) = { p() s P : p() s p () s = r} 0 0 Θεώρηµα: Εστω p () s P, ευσταθες. Τοτε υπαρχει r( p ): 0 0 1. ps ( ) Bp ( ( s), r( p)), ευσταθες. 0 0 2. ps ( ) S( p( s), r( p)), που εχει µια τουλαχιστον 0 0 ριζα στο S η deg( p( s)) < 3. εν υπαρχει ps ( ) S( p( s), r( p)) µε ριζες στο εσωτερικο του S 0 0

Ακτίνα ευστάθειας Hurwtz (Ευκλείδεια Νόρµα) Έστω: 2 p( s) = p0 + ps 1 + p2s +... + ps P (Hurwtz Ευσταθές) και e p ( ω) = p p ω + p ω..., p ( ω) = p pω + pω... 2 4 o 2 4 0 2 4 1 3 5 Ευκλείδεια νόρµα: 2 2 2 2 2 = 0 + 2 1 + 2 + + p( s) p p p... p Θεώρηµα: a) = 2p b ) = 2p+ 1 d d 2 ω 2 ω r( p) = m( p, p, d ) d m 0 m = f d ω ω 0 e 2 o 2 [ p ( ω)] [ p ( ω)] = + 1 + ω +... + ω 1 + ω +... + ω 4 4p 4 4( p 1) e [ p ( ω)] + [ p ( ω)] = 4 4p 1 + ω +... + ω 2 o 2

Ακτίνα ευστάθειας Hurwtz (Ευκλείδεια Νόρµα) - Παράδειγµα Έστω: phsl=s 9 +11s 8 +52s 7 + 145s 6 + 266s 5 + 331s 4 + 280s 3 + 155s 2 + 49s + 6 d w 2 = Hw 8-52 w 6 +266 w 4-280 w 2 + 49L 2 + H11 w 8-145 w 6 + 331 w 4-155 w 2 +6L 2 w 16 + w 12 + w 8 + w 4 + 1 Για ω = 3.2655, d = f ( d ) = 1.7662 m ω 0 r( p) = m(6,1,1.7662) = 1 ω 50 d ω 40 30 20 10 1 2 3 4 5 6 7 8 ω

Γραµµική Αφφινική Αβεβαιότητα & Πολυτοπική Θεωρία Ορισµός: C κυρτο P, P C, P= λp + (1 λ) P C για λ [0,1] 1 2 1 2 Ορισµός (Πολύτοπο): m m λ = 1 = 1 cov{ P} = { P : P = P, λ = 1, = 1,2,..., m} Ορισµός: P e κορυφη (ακραιο σηµειο) του cov{ P} εν υπαρχουν P P cov{ P}: P = λp + (1 λ) P για λ (0,1) Ορισµός: a b e a b Αν P, P κορυφες (ακραια σηµεια) του cov{ P}, το ευθυγραµµο τµηµα k l [ P, P ] = { P : P = λp + (1 λ) P, λ [0,1]} ειναι ακµη του cov{ P} αν-ν: k l k l P, P cov{ P}, µε P, P [ P, P ] [ P, P ] [ P, P ] = a b a b k l a b k l

Γραµµική Αφφινική Αβεβαιότητα & Πολυτοπική Θεωρία cov{ P, P, P, P, P, P, P } = cov{ P, P, P, P, P } 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 6 P 1 P 2 P 6 P 5 Κορυφες: P1, P2, P3, P4, P6 P 7 P 3 P 4 Ακµες: [ P1, P2],[ P2, P3],[ P3, P4],[ P4, P6],[ P6, P1]

Γραµµική Αφφινική Αβεβαιότητα & Πολυτοπική Θεωρία Ορισµός (Πολύτοπο Πολυωνύµων): P = { psq (, ): psq (, ) = p() q+ p() qs+... + p() qs } 0 1 q= [ q, q,..., q ], a = [ a, a,..., a ], b T m T m 1 2 m 1 2 m T p ( q) = a q + b, q Q = cov{ q } Αν m m λq = 1 = 1 q =,µε λ = 1 m m Τ j Τ j j j j λ j j λ j= 0 j= 0 = 1 j= 0 = 1 p(, sq) = ( a q+ b) s = a qs + bs = psq (, ) Άρα: P = cov{ p( s, q )}

Σύνολο Τιµών - Το θεώρηµα των Ακµών Θεώρηµα: Αν P = cov{ p( s, q )} και z τοτε το συνολο τιµων: 0 0 0 0 0 V ( z, q) = { p( z, q): q cov{ q }} ειναι ενα πολυγωνο στο και µαλιστα V ( z, q) = cov{ p( z, q )} Θεώρηµα (Edge Theorem): Τα µελη µιας πολυτοπικης οικογενειας πολυωνυµων P = cov{ p( s, q )}, q Q j ειναι ευσταθη αν-ν για καθε ζευγος κορυφων q, q που αντιστοιχουν σε ακµες του Q, καθε πολυωνυµο στο ευθυγραµµο τµηµα πολυωνυµων: j j [ ps (, q), psq (, )] = λpsq (, ) + (1 λ) psq (, ) ειναι ευσταθες για καθε λ [0,1]

Εφαρµογή στο ανάστροφο εκκρεµές 15 M Χώρος Παραµέτρων 31.5 30.5 p 4 Χώρος Συντελεστών (p 2, p 4 ) Q P 5 11.5 10.5 0.5 1.5 m 171.2 191.2 371.2 391.2 p 2 Εφαρµογή της Αρχής Εξαίρεσης του Μηδενός -25 25 50 75 100 125-20 -40 Σύνολο τιµών p( jω, Q) -60-80 -100