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數(shù)學(xué)心

第四百八十三章 李雅普諾夫穩(wěn)定性(理論力學(xué))

數(shù)學(xué)心 蔡澤禹 464 2021-03-12 18:13:00

  李雅普諾夫?qū)︸R爾科夫說:“我研究一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。”

  馬爾科夫說:“你知道,你研究火箭在天上飛的時(shí)候,會(huì)慢慢的不太穩(wěn)定。這里面會(huì)涉及到很多因素?!?p>  李雅普諾夫說:“不考慮太多其他復(fù)雜的因素,而是用一個(gè)模型來對比一下。”

  馬爾科夫說:“這可以用簡單模型對比嗎?我倒想聽聽?!?p>  李雅普諾夫說:“火箭的簡化模型可以看成是一個(gè)倒立擺,在最低端施加控制力,來保持其在豎直方向的角度可控?!?p>  然后李雅普諾夫?qū)懗隽艘粋€(gè)矩陣方程,把倒立擺的不穩(wěn)定性給表示了出來。

  馬爾科夫興奮道:“你這個(gè)厲害了。”然后他在想火箭的噴口推著整個(gè)火箭往上,那按照靜止來,可不就像是控制倒立單擺的模型。

  李雅普諾夫?qū)︸R爾科夫說:“掌握了火箭的這個(gè)方程,只需要在火箭尾部噴口按照這個(gè)方程了穩(wěn)定調(diào)整就可以讓火箭穩(wěn)定了。換句話說,如果這個(gè)噴口可以按照方程固定倒立的擺,就可以安裝在火箭上驅(qū)動(dòng)火箭穩(wěn)定飛行了?!?p>  馬爾科夫看著這個(gè)帶時(shí)間微分的矩陣方程,對李雅普諾夫說:“這個(gè)方程看似簡單,但卻是個(gè)非線性方程??!”

  李雅普諾夫說:“沒錯(cuò),正因?yàn)槭欠蔷€性方程,所以才要用我的穩(wěn)定性理論來研究。”

  馬爾科夫說:“那你說說,系統(tǒng)穩(wěn)定性有哪些?”

  李雅普諾夫說:“簡單來說,如果穩(wěn)定狀態(tài)x_e受到擾動(dòng)后,仍然停留在x_e附近,我們就稱x_e是穩(wěn)定的。如果更進(jìn)一步,如果穩(wěn)定狀態(tài)x_e受到擾動(dòng)后,最終都會(huì)收斂到x_e,我們就稱x_e是漸進(jìn)穩(wěn)定的。再進(jìn)一步,如果穩(wěn)定狀態(tài)x_e受到任何擾動(dòng)后,最終都會(huì)收斂到x_e,我們就稱x_e是大范圍內(nèi)漸進(jìn)穩(wěn)定的。相反,如果穩(wěn)定狀態(tài)x_e受到某種擾動(dòng)后,狀態(tài)開始偏離x_e,我們就稱x_e 是不穩(wěn)定的?!?p>  馬爾科夫說:“光看這個(gè)些個(gè)名字就不一般,在百余年后,這個(gè)理論必定在數(shù)學(xué)、力學(xué)和控制理論中全面開花,已經(jīng)成為穩(wěn)定性研究方向的基礎(chǔ)性理論,看來你對于數(shù)學(xué)上和工程上的直覺確實(shí)令人贊嘆?!?

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