1. Введение 3
2. Обзор литературы 4
3. Описание системы 5
4. Постановка задачи 10
5. Оценка допустимых возмущений 11
6. Примеры 19
6.1. Пример 1 19
6.2. Пример 2 21
7. Выводы 24
8. Заключение 25
Список литературы 26
Системы дифференциальных уравнений являются достаточно популярной темой для исследований. В ряде случаев даже незначительное изменение коэффициентов системы приводит к изменению каких-либо ключевых свойств системы. Таким образом, рассмотрение возмущенных систем становится актуальной проблемой.
Одним из основных методов в исследовании систем дифференциальных уравнений с запаздывающими аргументами является метод функционалов Ляпунова-Красовского. Целью данной работы является нахождение допустимых ограничений, при которых семейство возмущенных систем с запаздываниями удовлетворяет условию Ляпунова.
Основное содержание работы включает четыре раздела.
В разделе 3 содержится описание системы с запаздыванием и необходимые обозначения. В нем определяется понятие экспоненциальной устойчивости и рассматривается теорема Н. Н. Красовского, адаптированная для линейных систем. Она дает достаточные условия экспоненциальной устойчивости. В данном разделе вводится определение матрицы Ляпунова, приводится способ ее построения. Дается определение условия Ляпунова, а также теорема о необходимых и достаточных условиях его выполнения.
В 4 разделе приводится постановка задачи. Вводится семейство возмущенных систем с запаздывающими аргументами и матрицы, которые определяют возмущение системы.
В разделе 5 приведена оценка допустимых возмущений. Введены вспомогательные леммы. Получена оценка разности матричных экспонент. Найдено неравенство, определяющее выполнение условия Ляпунова. Доказана теорема, дающая ограничения на допустимые возмущения системы.
В 6 разделе рассмотрены примеры. Для уравнения и системы с двумя запаздываниями найдены ограничения на допустимые возмущения.
Целью данной работы было получение условий, при которых возмущенная система удовлетворяет условию Ляпунова. В ходе исследования ограничения были получены. Также были рассмотрены примеры, для которых, используя полученные условия, были найдены допустимые значения изменения возмущений. Результаты данной работы были представлены на международной научной конференции аспирантов и студентов «Процессы управления и устойчивость»[9].
[1] Huang W. Generalization of Liapunov’s Theorem in a Linear Delay System. // Journal of Mathematical Analysis and Applications, 1989, P. 83-94.
[2] Infante E. F., Castelan W. B. A Liapunov functional for a matrix differencedifferential equation. // Journal of Differential Equations, 1978, P. 439-451
[3] Kharitonov V. L. Time-delay systems: Lyapunov functionals and matrices. New York: Birkhauser, 2013, XVI, 311 p.
[4] Kharitonov, V. L, Plischke, E. Lyapunov matrices for time-delay systems, Systems & Control Letters, 55: 2006, P. 697-706.
[5] Kharitonov V. L., Zhabko A. P. Lyapunov-Krasovskii approach for robust stability of time delay systems // Automatica. 2003, Vol. 39. P. 15-20.
[6] Беллман Р., Кук К. Дифференциально-разностные уравнения. М., 1967, 548 с.
[7] Красовский Н. Н. О применении второго метода Ляпунова для уравнений с запаздываниями времени // Прикладная математика и механика. 1956, Т. 20, № 3. С. 315-327.
[8] Ланкастер П. Теория матриц. М.: Наука, 1973, 280 с.
[9] Левина Е. Г. Оценка робастности условия Ляпунова для систем с запаздываниями // Процессы управления и устойчивость. 2017
[10] Мышкис А. Д. Линейные дифференциальные уравнения с запаздывающим аргументом. М., 1951, 256 c.
[11] Репин Ю. М. Квадратичные функционалы Ляпунова для систем с запаздыванием // Прикладная математика и механика. 1965, Т. 29, № 3. С. 564-566.
[12] Харитонов В. Л. Функционалы Ляпунова с заданной производной. 2. Матрицы Ляпунова, Вестник Санкт-Петербургского Университета, серия 10, вып. 2, 2005, С. 199-207.
[13] Эльсгольц Л. Э., Норкин C. B. Введение в теорию дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом. М.: Наука, 1971, 296 с.