当我可以计算特征值时,Routh-Hurwitz有用吗?

时间:2014-02-26 00:54:26

标签: differential-equations eigenvalue stability

这是用于线性齐次常微分方程的N维系统的自学习形式:

dx/dt=Ax

其中A是系统的系数矩阵。

我了解到你可以通过确定A的所有特征值的实部是否为负来检查稳定性。如果存在A的纯虚特征值,则可以检查振荡。

我正在阅读的书中的作者介绍了用于检测系统稳定性和振荡的Routh-Hurwitz准则。这似乎是比计算特征值更有效的计算捷径。

当你现在可以快速找到特征值时,使用Routh-Hurwitz标准进行稳定性和振荡有什么好处?例如,当我开始研究非线性动力学时它会有用吗?是否有一些我完全失踪的额外用途?

关于RH稳定性分析的维基百科条目有关于控制系统的内容,并且最终在s域中有很多方程式(拉普拉斯变换),但对于我的应用程序,我将大部分时间停留在时域中,并且只是非常狭隘地关注线性(或线性化)系统中的稳定性和振荡。

我的动机:在我的计算机上计算特征值似乎很容易,并且Routh-Hurwitz标准是一种不合时宜的标准,如果我手动这样做,可能会节省很多时间,但是对通过Matlab进行小炸薯系统分析没有多大帮助。

编辑:我在Math Exchange上问过这个问题,这似乎更合适: https://math.stackexchange.com/questions/690634/use-of-routh-hurwitz-if-you-have-the-eigenvalues 那里有一个公认的答案。

1 个答案:

答案 0 :(得分:1)

这只是遗留的教育课程,落后于实际的计算年龄。 Routh-Hurwitz为根位置的参数化提供了非常好的理论基础,并与更抽象的数学相关联。

然而,出于控制目的,除了具有一个或两个未知参数的简单传递函数之外,它只是一个没有实际价值的好技巧。当计算多项式的根是昂贵的甚至是手动的时,它具有实际价值。今天,即使多项式的根发现也是基于形成伴随矩阵和计算特征值。事实上,您基本上可以形成一个网格,并通过在几分钟内绘制最大的实部来检查稳定性表面。