Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Дослідження поведінки динамічних систем




Розглянемо систему (1.1) у двовимірному випадку. Через кожну точку фазової площини проходить єдина фазова крива, за виключенням особливих точок , таких що

Лінеаризуємо систему в околі точки рівноваги . Процедура лінеаризації (1.1): . В новій системі координат положенню рівноваги відповідає точка (0,0). Якщо f і g – аналітичні функції поблизу , то можна розкласти f і g в ряд Тейлора в околі цієї точки. Зважаючи на те, що в точці рівноваги , та знехтувавши величинами більш за першого за перший порядок малості, отримаємо лінеаризовану в околі систему відносно змінних :

Введемо позначення:

.

Розв'язки лінійної системи

(1.5)

дають параметричні (t – параметр) форми фазових кривих поблизу нерухомої точки .

Нехай та – власні значення матриці А, тобто

. (1.6)

Отже, розв’язки (1.5) мають вигляд:

(1.7)

де – довільні константи, а – власні вектори матриці А, які відповідають і визначаються за формулою:

(1.8)

Виключення параметра t в (1.7) дає фазові криві на площині (x,y) поблизу точки рівноваги . Вираз (1.7) використовується, якщо власні значення не є рівними. Якщо ж , то розв’язки (1.5) будуть пропорційні .

Далі розглянемо вплив власних значень матриці А на характер особливої точки лінійної системи (1.5). Для спрощення викладення вважатимемо, що точкою рівноваги є (0,0).

 

I) є дійсними числами і не дорівнюють один одному.

а) і мають однаковий знак. Типові власні вектори зображені на рис. 1. 3,а. Нехай Тоді, згідно з (1.7), наприклад, при справедливий вираз . Значить, точка на фазовій площині рухається лише уздовж у напрямку початку координат при : якщо – уздовж PО; якщо – уздовж QO. Згідно з (1.7), кожний розв’язок наближається до (0,0) при , тому що при коли . Отже ~ при .

Таким чином, поблизу початку координат всі розв’язки наближаються до нуля уздовж , як зображено на рис. 1.3,а. Така особлива точка називається вузол (тип I). Якщо , це буде стійкий вузол, оскільки всі траєкторії наближуються до (0,0) при . Якщо , це – нестійкий вузол; оскільки при (рис. 1.3,б).

Рис.1.3. Особлива точка – вузол: а – стійкий, б – нестійкий

 

б) і мають різні знаки. Припустимо, наприклад, що . Тоді, уздовж при , в той час як уздовж при .

Таким чином, рух уздовж і відбувається в різних напрямках; розв’язки поблизу (0,0) зображені на рис. 1.4,а. Така точка рівноваги називається сідловою точкою. Вона завжди нестійка, за виключенням руху строго вздовж напрямку вектора.

 

II) і є комплексними числами: Розв’язок (1.7) в цьому випадку включає в себе і, отже, коливально наближується до точки (0,0) або віддаляється від неї.

а) . В цьому випадку виникає точка рівноваги фокус, який є стійким при і нестійким при . На рис. 1.4,б зображена особлива точка на кшталт фокуса.

 

б) . В цьому випадку фазові криві представляють собою еліпси. Така особлива точка – центр; її зображено на рис 1.4, в.

У випадку особливих точок такого типу, знайдених за допомогою лінійного наближення функцій і , необхідно розглядати члени більш високого порядку (ніж лінійні) для того, щоб визначити, стійкі вони чи ні.

 

 

Рис.1.4. Особлива точка: а – сідло, б – фокус, в – центр

 

ІІІ) .

а) Розв'язки включають члени типу і в даному випадку існує тільки єдиний власний вектор , уздовж якого розв'язки прямують до (0,0). Параметр у виразі впливає на поведінку розв'язку далеко від (0,0). Ця точка називається вузол (тип ІІ); вона зображена на рис. 1.5,а.

б) Якщо розв'язки не включають члена , то особлива точка називається діакритичною, і може бути як стійкою, так і нестійкою залежно від знака . Траєкторії поблизу діакритичної особливої точки наведено на рис. 1.5,б.

 

Рис.1.5. Особлива точка: а – вузол (тип ІІ), б – діакритична

 

Таким чином, тип особливою точки залежить від параметрів в матриці А в (1.5). На рис. 1.6 підведений підсумок викладеним вище результатам в термінах сліду і визначника матриці А.

 

Рис. 1.6. Підсумкова діаграма, яка демонструє вплив сліду = і визначника на характер особливої точки






Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-10-06; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 487 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Что разум человека может постигнуть и во что он может поверить, того он способен достичь © Наполеон Хилл
==> читать все изречения...

2489 - | 2302 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.008 с.