Lyapunov直接法与间接法

一、为什么要稳定以及什么是稳定
给定一个系统(比如飞机),在它所有特性中(舒适性、操作性、重量轻等等等等),最重要的特性就是系统是否稳定。因为一个不稳定的控制系统,通常是没有用甚至很可能是危险的(如果飞机不稳定,不仅造成飞行员的牺牲,还有巨大的经济损失),其他的特征也无从谈起。所以研究一个系统的稳定性,非常必要。 什么叫稳定:如果一个系统(线性或者非线性)稳定,那么它从期望的工作点(desired operating point)附近起始,系统会一直待在该期望工作点附近,而不是远远地偏离所期望的工作点,甚至发散到无穷。

二、分析系统(尤其是非线性)稳定性的最有力理论工具:Lyapunov Theory

Lyapunov是十九世纪的俄罗斯数学家,他的著作:The General Problem of Motion Stability,发表于1892年,第一次介绍了李雅普诺夫线性化方法和直接法。然而该著作发表了超过50年,他的成果并没有引起世界范围内除了俄罗斯的科学家的注意,直到1960年代Lur’e以及LaSalle、Lefschetz著作的发表。Lyapunov李雅普诺夫直接法与间接法的区别:李雅普诺夫线性化方法,也叫做李雅普诺夫第一方法,也叫做李雅普诺夫间接法。为什么叫李雅普诺夫间接法呢?它是相对于李雅普诺夫直接法而言的。因为李雅普诺夫直接法(李雅普诺夫第二方法)是通过直接分析非线性系统,而间接法是通过把非线性系统进行线性化,间接地来分析系统的稳定性。Lyapunov线性化方法和直接法,构成了Lyapunov Stability Theory(李雅普诺夫稳定性理论)。

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