Устойчивость и стабилизация движений относительно части переменных при постоянно действующих возмуще...

Дипломная работа - Математика и статистика

Другие дипломы по предмету Математика и статистика

функция Ляпунова удовлетворяет уравнению

. (2.3.5)

Для определения коэффициентов , и функций , , приравняем коэффициенты при одинаковых степенях в уравнении (2.3.5). в результате получим систему алгебро-дифференциальных уравнений

,

,

, (2.3.6)

,

.

Решая систему, получим ,

, ,

, .

Проанализируем решение системы (2.4.6).

  1. Первое уравнение системы (2.4.6) является тем же уравнением, которое получается при решении задачи оптимальной стабилизации для уравнения

и критерия качества

.

Решение этой задачи существует при . Не умоляя общности, примем . В качестве функции Ляпунова для данного уравнения выбирается функция , .

Отметим, что предпоследнее уравнение системы (2.3.6) получается из уравнения

, (2.3.7)

где , . Здесь функция является функцией Ляпунова асимптотически устойчивого уравнения

, (2.3.8)

а, следовательно, уравнение (2.3.7) имеет решение.

Решение уравнения (2.3.7) находим путем интегрирования по переменной в пределах от до на решениях при начальном условии уравнения (2.3.8), т.е.

. (2.3.9)

Данный интеграл в силу ограничений на функцию и степенной устойчивости уравнения (2.1.7) равномерно абсолютно сходится относительно величин из произвольного отрезка начальных возмущений. С учетом равенства (2.3.9) определим

.

Тогда

.

Этот интеграл также абсолютно сходится, исходя из ограничения на и .

  1. Следует особо отметить, что система (2.3.6) отличается от системы подобного типа в случае линейных управляемых систем тем, что

    и отсутствуют. В данном случае они определяются из системы (2.3.6).

  2. Помимо того, что функции и определяются из системы (2.3.6), они дополнительно должны удовлетворять неравенству (2.3.4).

Необходимость этого следует из того, что должна быть в соответствии с теоремой IV определенно-положительной функцией.

Примечание. Неравенство (2.3.4) моделируется.

Таким образом, доказана следующая теорема.

Теорема 2.3.1 Пусть функция Ляпунова имеет вид (2.3.3) и выполнены условия:

  1. ;

  2. справедливо неравенство (2.3.4), где

    , , , и определяются из системы (2.3.6), тогда задача (1)-(2) имеет единственное решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Устойчивость и стабилизация движения асимметричного твердого тела

 

3.1 Некоторые сведения об -устойчивости движения динамических систем

 

Для исследования устойчивости и стабилизации движения асимметричного твердого тела необходимо ввести некоторые сведения об -устойчивости относительно части переменных.

Введем два класса вспомогательных функций:

1 однозначные, непрерывные, удовлетворяющие условию функции , обладающие в области

(3.1.1)

непрерывными частными производными по , а также их полные производные по времени

,

взятые в силу системы (2.1.1);

2 Непрерывные, монотонно возрастающие при функции такие, что .

Определение 3.1.1 Функция называется - определенно положительной, если существует непрерывная, неотрицательная при функция , такая что в области (3.1.1) справедливо неравенство

. (3.1.2)

Приведем некоторые теоремы об устойчивости и асимптотической устойчивости относительно части переменных.

Теорема 3.1.1 [25] Если для системы возможно указать функцию удовлетворяющую в области , , условию ,

, то движение - устойчиво.

Систему (2.1.1) представим в виде и для любых чисел рассмотрим множество

.

Теорема 3.1.2 ([39]) Если и, кроме того, для каждого найдутся числа и такие, что при , то движение асимптотически - устойчиво.

Теорема 3.1.3 ([41], [40]) Если , а удовлетворяет условию

, (3.1.3)

где - множество , не содержащее целых траекторий, кроме , то движение асимптотически - устойчиво.

Теорема 3.1.4 ([40]) Если множество инвариантно, а удовлетворяет условию (3.2.1.2), причем множество не содержит целых траекторий, то движение асимптотически - устойчиво.

Теорема 3.1.5 ([25]) Если , а удовлетворяет условию (3.1.3), причем множество не содержит целых траекторий, кроме , то движение асимптотически - устойчиво.

Теорема 3.1.6 ([31], [30]) Если для системы (1.1.1) возможно указать функцию , удовлетворяющую при условиям

,

то движение асимптотически - устойчиво.

Теорема 3.1.7 ([36], [6]) Для экспоненциальной асимптотической -устойчивости (в целом) линейной системы (1.1.1) небходимо и достаточно, чтобы существовала -функция, удовлетворяющая условиям

где и - положительные постоянные.

  1. Стабилизация по части переменных перманентного вращения асимметричного твердого тела посредством одного маховика

 

Стабилизация стационарных движений твердого тела (космического аппарата) часто осуществляется посредством связанных с телом вращающихся масс: маховиков и (или) силовых гироскопов.

В процессе стабилизации указанные массы принимают на себя возмущения, появляющиеся в результате отклонения тела от заданного состояния [5].

При проведении частичн?/p>