系統平衡點的區域性穩定性和全域性穩定性的區別

2021-03-04 06:31:41 字數 3413 閱讀 1823

1樓:匿名使用者

整體與部分關係的原理【原理內容】唯物辯證法認為,一切事物都是由各個區域性構成的有機聯絡的整體,區域性離不開整體,全域性高於區域性.二者相互依賴、相互影響.【方**要求】要求我們事情從整體著眼,尋求最優目標;搞好區域性,使整體功能得到最大的發揮,樹立整體觀念和全域性思想.

我們不能為了區域性利益,而整個社會的環境,最終是得不償失!系統的涵義現代系統科學認為,任何事物都是以系統的方式存在的.任何乙個事物,不論其範圍大小,在特定的條件下,都可以看成是乙個系統.

所謂系統,就是由一定數量的相互聯絡的要素所組成的、具有特定功能的有機整體.系統的特徵(1)結構性,就是組成系統的諸要素或部分的相互結合的方式.任何系統都有相對穩定的結構,系統的結構性要求我們優化結構,以實現整體的最佳功能.

(2)層次性,指系統和要素(子系統)之間的地位、等級和相互關係.系統的區分是具有相對性的.系統的層次性要求我們重視其動態有序性,以保持結構的相當穩定性.

(3)開放性,是指系統與周圍環境的關係.系統的開放性要求我們重視並善於利用外部條件,努力創造良好的外部環境.(4)整體性,是指系統和要素的關係.

系統最顯著的特徵是整體性.系統的性質和功能不是其構成要素的性質和功能的簡單相加,而是由系統的整體結構決定的新的性質和功能.系統之所以具有其要素所不具有的全新的性質和功能,是因為系統不是組成要素的機械堆積,而是有機地組織起來的,要素之間通過相互聯絡和相互作用,產生出某種協同效應,形成了特定的結構,這樣就會使系統在複雜的相互作用中表現出統一性和協同性,系統因此以結構為載體表現出整體性的功能.

系統的整體性要求我們觀察和處理問題要著眼於有機整體.系統整體性原則是唯物辯證法關於普遍聯絡原理的具體運用和體現.堅持整體觀點,就要正確認識和處理整體和部分的關係.

首先,二者相互依存.一方面,整體是由部分組成的,離開部分就不存在整體;另一方面,部分離不開整體,離開整體的部分也就失去其原來的意義.其次,整體不是各個部分的簡單相加.

優化的系統整體大於部分的總和.最後,二者相互作用.一方面,整體對部分起支配、決定作用,協調各部分向統一的方向發展.

另一方面,各個部分也有其相對的獨立性,反作用於整體,部分的變化也會影響整體的變化。

對系統內部部分穩定性分析有沒有意義

2樓:匿名使用者

國數學家和力學家a.m.李雅普諾夫在2023年所創立的用於分析系統穩定性的理論。

對於控制系統,穩定性是需要研究的乙個基本問題。在研究線性定常系統時,已有許多判據如代數穩定判據、奈奎斯特穩定判據等可用來判定系統的穩定性。李雅普諾夫穩定性理論能同時適用於分析線性系統和非線性系統、定常系統和時變系統的穩定性,是更為一般的穩定性分析方法。

李雅普諾夫穩定性理論主要指李雅普諾夫第二方法,又稱李雅普諾夫直接法。李雅普諾夫第二方法可用於任意階的系統,運用這一方法可以不必求解系統狀態方程而直接判定穩定性。對非線性系統和時變系統,狀態方程的求解常常是很困難的,因此李雅普諾夫第二方法就顯示出很大的優越性。

與第二方法相對應的是李雅普諾夫第一方法,又稱李雅普諾夫間接法,它是通過研究非線性系統的線性化狀態方程的特徵值的分布來判定系統穩定性的。第一方法的影響遠不及第二方法。在現代控制理論中,李雅普諾夫第二方法是研究穩定性的主要方法,既是研究控制系統理論問題的一種基本工具,又是分析具體控制系統穩定性的一種常用方法。

李雅普諾夫第二方法的侷限性,是運用時需要有相當的經驗和技巧,而且所給出的結論只是系統為穩定或不穩定的充分條件;但在用其他方法無效時,這種方法還能解決一些非線性系統的穩定性問題。   發展概況  從19世紀末以來,李雅普諾夫穩定性理論一直指導著關於穩定性的研究和應用。不少學者遵循李雅普諾夫所開闢的研究路線對第二方法作了一些新的發展。

一方面,李雅普諾夫第二方法被推廣到研究一般系統的穩定性。例如,2023年,в.и.祖博夫將李雅普諾夫方法用於研究度量空間中不變集合的穩定性。隨後,j.

p.拉薩爾等又對各種形式抽象系統的李雅普諾夫穩定性進行了研究。在這些研究中,系統的描述不限於微分方程或差分方程,運動平衡狀態已採用不變集合表示,李雅普諾夫函式是在更一般意義下定義的。

2023年,d.布肖對表徵在集合與對映水平上的系統建立了李雅普諾夫第二方法。這時,李雅普諾夫函式已不在實數域上取值,而是在有序定義的半格上取值。

另一方面,李雅普諾夫第二方法被用於研究大系統或多級系統的穩定性。此時,李雅普諾夫函式被推廣為向量形式,稱為向量李雅普諾夫函式。用這種方法可建立大系統穩定性的充分條件。

  系統的受擾運動和平衡狀態  穩定性問題的實質是考察系統由初始狀態擾動引起的受擾運動能否趨近或返回到原平衡狀態。用x0表示初始狀態擾動,則受擾運動就是系統狀態方程 凧=f(x,t)在初始時刻 t0時受到狀態擾動x(t0)=x0後的解。其中x是n維狀態向量,f(x,t)是以x和時間t為自變數的乙個n維非線性向量函式。

在滿足一定條件時,這個狀態方程有惟一解。系統的受擾運動是隨時間 t而變化的,而其變化又與初始擾動 x0和作用時刻t0有直接的關係,數學上表示為依賴於這些量的乙個向量函式,記為φ(t; x0,t0)。在以狀態x的分量為座標軸構成的狀態空間中,隨著時間t增加,受擾運動φ(t; x0,t0)表現為從 x0點出發的一條軌線。

平衡狀態是系統處於相對靜止時的運動狀態,用xe表示,其特點是對時間的導數恆等於零,可由求解函式方程f(xe,t)=0來定出。為便於表示和分析,常把平衡點xe規定為狀態空間的原點,這可通過適當的座標變換來實現。因此李雅普諾夫第二方法可歸結為研究受擾運動軌線相對於狀態空間原點的穩定性。

  李雅普諾夫意義下的穩定性  指對系統平衡狀態為穩定或不穩定所規定的標準。主要涉及穩定、漸近穩定、大範圍漸近穩定和不穩定。   ①穩定 用 s(ε)表示狀態空間中以原點為球心以ε為半徑的乙個球域,s(δ)表示另乙個半徑為 δ的球域。

如果對於任意選定的每乙個域s(ε),必然存在相應的乙個域s(δ),其中δ<ε,使得在所考慮的整個時間區間內,從域 s(δ)內任一點 x0出發的受擾運動φ(t;x0,t0)的軌線都不越出域s(ε),那麼稱原點平衡狀態 xe=0是李雅普諾夫意義下穩定的。  ②漸近穩定 如果原點平衡狀態是李雅普諾夫意義下穩定的,而且在時間t趨於無窮大時受擾運動φ(t;x0,t0)收斂到平衡狀態xe=0,則稱系統平衡狀態是漸近穩定的。從實用觀點看,漸近穩定比穩定重要。

在應用中,確定漸近穩定性的最大範圍是十分必要的,它能決定受擾運動為漸近穩定前提下初始擾動x0的最大允許範圍。   ③大範圍漸近穩定 又稱全域性漸近穩定,是指當狀態空間中的一切非零點取為初始擾動x0時,受擾運動φ(t;x0,t0)都為漸近穩定的一種情況。在控制工程中總是希望系統具有大範圍漸近穩定的特性。

系統為全域性漸近穩定的必要條件是它在狀態空間中只有乙個平衡狀態。   ④不穩定 如果存在乙個選定的球域s(ε),不管把域s(δ)的半徑取得多麼小,在s(δ)內總存在至少乙個點x0,使由這一狀態出發的受擾運動軌線脫離域 s(ε),則稱系統原點平衡狀態xe=0是不穩定的

全域性穩定性與全域性漸近穩定性是一回事嗎

3樓:

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