logo search
тау__Irus

25. Алгебраический критерий устойчивости Гурвица.

В теории автоматического регулирования были разработаны правила, которые позволяют судить об устойчивости системы, минуя вычисление корней. Эти правила называются критериями устойчивости. С помощью критериев устойчивости можно не только судить об устойчивости системы, но и выяснить влияние тех или иных параметров и элементов схемы на устойчивость.

Для того чтобы судить об устойчивости, нужно определить, имеет ли характеристическое уравнение корни с положительной вещественной частью. О наличии корней с положительной вещественной частью можно судить по коэффициентам характеристического уравнения. Правила, по которым можно определить, имеет ли система корни с положительной вещественной частью, были формулированы независимо друг от друга английским математиком Раусом (1887) и швейцарским математиком Гурвицем (1895) и получили название критериев Рауса и Гурвица.

Приведем без доказательства формулировку критерия Гурвица.

Пусть дано характеристическое уравнение замкнутой системы

Для суждения об устойчивости системы по критерию Гурвица из коэффициентов этого уравнения составляется определитель порядка n, называемый главным определителем Гурвица.

Главный определитель Гурвица образуется следующим образом. По главной диагонали выписываются коэффициенты уравнения, начиная со второго (а1) до последнего (аn) включительно. Столбцы вверх от главной диагонали заполняются коэффициентами по возрастающим индексам, а столбцы вниз - коэффициентами по убывающим индексам. Остающиеся пустые места заполняются нулями.

Критерий Гурвица гласит: система устойчива, если а0 и все определители положительны, причем

и т.д. Т.е. если .

Нетрудно убедиться, что все эти определители образуются из главного определителя Гурвица путем последовательного вычеркивания столбцов и строк.

Если главный определитель равен нулю, то система находится на границе устойчивости. Так как =а0 , то это возможно в двух случаях:

1) an=0,

2) =0,

В первом случае говорят об апериодической границе устойчивости, во втором – о колебательной границе устойчивости.