Матрица перехода состояний - State-transition matrix - Wikipedia

В теория управления, то матрица переходов между состояниями - матрица, произведение которой на вектор состояния в начальное время дает позже . Матрица переходов состояний может использоваться для получения общего решения линейных динамических систем.

Решения для линейных систем

Матрица переходов состояний используется для нахождения решения общей представление в пространстве состояний из линейная система в следующей форме

,

куда состояния системы, входной сигнал, и находятся матричные функции, и начальное условие при . Использование матрицы перехода состояний , решение дается формулой:[1][2]

Первый член известен как реакция с нулевым входом а второй член известен как нулевой ответ.

Серия Пеано – Бейкера

Наиболее общая матрица перехода дается рядом Пеано – Бейкера

куда это единичная матрица. Эта матрица сходится равномерно и абсолютно к существующему и единственному решению.[2]

Другие свойства

Матрица перехода состояний удовлетворяет следующим отношениям:

1. Он непрерывен и имеет непрерывные производные.

2, это никогда не бывает единичным; по факту и , куда - единичная матрица.

3. для всех .[3]

4. для всех .

5. Он удовлетворяет дифференциальному уравнению с начальными условиями .

6. Матрица переходов между состояниями , данный

где матрица это матрица фундаментальных решений это удовлетворяет

с начальным условием .

7. Учитывая состояние в любое время , состояние в любое другое время задается отображением

Оценка матрицы переходов состояний

в неизменный во времени случае, мы можем определить , с использованием матричная экспонента, так как .

в временной вариант случае матрица перехода между состояниями можно оценить из решений дифференциального уравнения с начальными условиями данный , , ..., . Соответствующие решения обеспечивают столбцы матрицы . Теперь из свойства 4, для всех . Матрица перехода между состояниями должна быть определена до того, как можно будет продолжить анализ нестационарного решения.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бааке, Майкл; Шлейгель, Ульрике (2011). «Серия Пеано Бейкера». Труды Математического института им. В. А. Стеклова.. 275: 155–159.
  2. ^ а б Ру, Уилсон (1996). Теория линейных систем. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall. ISBN  0-13-441205-2.
  3. ^ Брокетт, Роджер В. (1970). Конечномерные линейные системы. Джон Вили и сыновья. ISBN  978-0-471-10585-5.

дальнейшее чтение