2014-02-26 94 views
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这是以下形式的线性常微分方程的N维系统的自学:Routh-Hurwitz有用,当我可以计算特征值?

dx/dt=Ax 

其中A是该系统的系数矩阵。

我知道你可以通过确定A的所有特征值的实部是否定的来检查稳定性。如果存在任何纯粹虚构的特征值A,则可以检查振荡。如果存在任何纯粹虚构的特征值A,则我在阅读的书中的作者引入了用于检测系统的稳定性和振荡的Routh-Hurwitz准则。这似乎是比计算特征值更有效的计算捷径。

如果您现在可以快速找到特征值,那么将Routh-Hurwitz标准用于稳定性和振动有什么优势?例如,当我开始研究非线性动力学时它会有用吗?是否有一些额外的使用,我完全失踪?

维基百科条目在RH稳定性分析中有一些关于控制系统的东西,最后在s域中有很多方程式(拉普拉斯变换),但是对于我的应用程序,我将停留在最多的时域部分,而只是狭隘地集中在线性(或线性化)系统的稳定性和振荡上。

我的动机:在我的计算机上计算特征值似乎很容易,而Routh-Hurwitz标准会以某种不合时代的形式出现,这种事情可能会为我节省很多时间,但对通过Matlab分析小型系统没有多大帮助。

编辑:我已经在Math Exchange问​​过了,这似乎更合适: https://math.stackexchange.com/questions/690634/use-of-routh-hurwitz-if-you-have-the-eigenvalues 这里有一个可接受的答案。

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这是一个订单ODE。我通常将振荡与二阶常微分方程(例如弹簧质量系统)联系起来。这将具有指数特性,而不是三角函数。 – duffymo

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@duffymo:我提到A是一个系数矩阵(不是标量)。该等式描述了N维方程组。见:http://en.wikipedia.org/wiki/Matrix_differential_equation – neuronet

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这个问题似乎是题外话题,因为它是关于数学而不是编程。 –

回答

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这只是落后于实际计算时代的传统教育课程。 Routh-Hurwitz为根位置的参数化提供了一个非常好的理论基础,并与更抽象的数学联系在一起。

但是,出于控制的目的,它只是一个很好的技巧,除了可能具有一个或两个未知参数的简单传递函数外,没有任何实用价值。当计算多项式的根是昂贵的或甚至是手动时,它具有实际价值。今天,即使是找到多项式也是基于形成伴随矩阵和计算特征值。实际上,您可以基本上形成一个网格,并通过在几分钟内绘制最大的实体部分来检查稳定性曲面。