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Lyapunov 泛函的原理分析与设计原则(2)

已有 4475 次阅读 2017-12-22 09:24 |个人分类:无穷点之数学大道|系统分类:科研笔记

  李方法在控制领域的应用铺天盖地,对其的认知也将“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”。

   上一篇章,我们试图解释李泛函的物理意义。本章,将从科学方法论之变换的角度看待LK泛函。类比傅里叶变换,拉普拉斯变换求解微分方程的思想。变换是为了解决直接求解的局限和不可行。系统建模后,对系统状态的分析,最直接方法是求时域轨迹,对于非线性时变系统将是困难的。

  变换思想解释李泛函稳定性分析方法:系统状态,变换映射为二次型(能量);然后在泛函空间中,构造系统状态以及状态导数的一次积分,二次积分,三次积分等项,该过程为结合系统特点的分析过程,类似于力学分析的过程,所以此处的形式也是千变万化的。然后,就是判定泛函导数的符号(分析都是这样),潦草反变换(自我感觉)。完成整个变换与反变换过程。

   ---------------2018.5.11 更新如下:

由延时问题引申:当信息层出现不确定性因素时,如何将不确定性因素引入到系统动态分析中?

延时是信息层的因素,却导致物理动态的不稳定。那么系统分析时,该如何将延时因素引入呢?从控制系统的动态方程来找答案,方程左边\dot x(t)是系统状态的变化方向,方程右边是Ax(t)+A_dx(t-\tau(t))。从因果角度,左边为果,右边为驱动因(包括不确定延时的状态)。“菩萨畏因,众生畏果”。欲使得系统的变化趋于稳定,必将充分考虑驱动因(以零为稳定状态时,驱动因即为不稳定因素),设计驱动因,所以Lyapunov函数中既包括xpx以标定第一驱动因x(t),更多积分项以标定不确定驱动因x(t-\tau(t))。

那么,在分析时,如何显式反应延时项(信息层不确定性因子)对系统物理动态稳定性(误差标定函数---李泛函)的影响?那么我觉得,二次积分项的出现,应该就是这个目的。在对李泛函求导后(误差能量函数),显式出现的延时上界h,从实现时滞相关的条件。那么同理,在分析系统其他不确定性时,不论是时间还是空间因素,如何构建李雅普诺夫函数,并在其导数中形成因素相关的条件。

      ---------------2018.5.18 更新如下:

   系统模型是我们对控制系统分析设计的唯一信息来源。那么基于系统动态方程的李雅普诺夫函数如何设计,难道胡乱凑试,难道不是以期望性能为目的,难道为了完备的数学形式,难道不是以实现控制为目标?

通过设计李雅普诺夫函数,间接控制系统性能,是一种什么感觉?

系统的动态特征是什么?(通过观察系统模型)

系统的控制目标是什么?(期望性能)

影响系统性能的关键因素是什么?(内部或外部,信息或物理,时间或空间)

如何以实现控制性能为目标,设计面向目标的李雅普诺夫函数,并凸显关键因素与控制性能的关系?



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