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

 

 

 

 


Приклади побудови фазового портрету лінійної і нелінійної системи




Для побудови фазового портрету лінійної динамічної системи:

необхідно виконати наступні дії:

1. Обчислити detM, де , знайти власні значення матриці М та обчислити trM . Визначити тип особливої точки згідно викладеного у попередньому параграфі матеріалу.

2. Знайти рівняння особливих напрямків (dx/dt)=0 та (dy/dt)=0

y=(-a/b)x, y=(-c/d)x.

3. Якщо особлива точка є сідлом або вузлом, то знайти асимптоти, використовуючи підстановку y=kx.

4. Визначити напрямки фазових траєкторій.

Приклад 1: дослідити характер особливої точки (0,0):

(1.13)

 

1. Обчислюємо визначник і слід матриці М: .

Особлива точка (0,0) – сідло. Про цей факт свідчать і корені характеристичного рівняння : .

2. Рівняння особливих напрямків: y=(4/5)x; y=2x. Першу пряму фазові траекторії перетинають у вертикальному напрямку, а другу – горизонтальному.

3. Знаходимо рівняння асимптот. Нехай y=kx. Розв'язуючи рівняння відносно k: k=(–2+k)/(4–5k), знаходимо кутові коефіцієнтиасимптот: у=(-2/5)x; y=x.

4. Визначаємо напрямки фазових траєкторій, враховуючи знак похідних і в точках фазових траєкторій.

 

Рис. 1.9. Поле напрямків системи (1.13) Рис. 1.10. Фазові траєкторії системи (1.13)

 

 

Приклад 2: знайти всі нерухомі точки нелінійної системи і дослідити їх

на стійкість

. (1.14)

 

Особливі точки системи знайдемо, розв'язуючи систему рівнянь:

Особливі точки: =(1;-1); =(1;1); =(2;-2); =(2;2).

Запишемо вирази частинних похідних функцій і :

Визначимо тип кожної особливої точки.

I. = (1;-1) – стійкий вузол. Дійсно, лінеаризуючи систему у околі цієї точки, приходимо до системи лінійних диференціальних рівнянь відносно збурень фазових координат:

. (1.15)

 

На рис. 1.11 наведені фазові траєкторії і поле напрямів цієї системи.

 

Рис. 1.11. Фазові траєкторії і поле напрямків системи (1.15)

 

 

II. =( 1;1 ) – сідло. Лінійна система відносно лінеарізованих фазових змінних в точці (1,1) має вигляд:

(1.16)

 

На рис. 1.12 наведені фазові траєкторії і поле напрямів цієї системи.

 

 

Рис. 1.12. Фазові траєкторії і поле напрямків системи (1.16)

 

 

III. =(2;–2) також є сідлом. Лінійна система диференціальних рівнянь відносно збурень фазових координат в точці має вигляд:

Фазові траєкторії і поле напрямів в цій точці наведені на рис. 1.13.

 

 

 

Рис. 1.13. Фазові траєкторії і поле напрямків системи (1.14) у околі точки (2;–2)

 

 

IV. =(2;2) нестійкий фокус, тому що в лінійній системі диференціальних рівнянь відносно збурень

; ; (корені характеристичного рівняння: ). Фазові траєкторії і поле напрямів наведені на рис. 14.

 

Рис. 1.14. Фазові траєкторії і поле напрямків в точці системи (1.14) у околі точки (2;–2)

 

 

Фазовий портрет динамічної системи (1.10) представлений на рис. 1.15.

 

 

 

 

Рис. 1.15. Фазовий портрет системи (1.14)






Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-10-06; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1010 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Люди избавились бы от половины своих неприятностей, если бы договорились о значении слов. © Рене Декарт
==> читать все изречения...

2482 - | 2278 -


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

Ген: 0.007 с.