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中立型双时滞微分系统Hurwitz稳定性的代数判据

2012-07-18员陈鑫

合肥工业大学学报(自然科学版) 2012年11期
关键词:系统

员陈鑫, 蒋 威

(安徽大学 数学科学学院,安徽 合肥 230601)

中立型双时滞微分系统Hurwitz稳定性的代数判据

员陈鑫, 蒋 威

(安徽大学 数学科学学院,安徽 合肥 230601)

文章讨论了一类线性双时滞中立微分系统的渐近稳定性。首先给出系统的特征方程,进而根据相关引理得到初步判定系统的Hurwitz稳定的充分条件;并以矩阵模的半径为研究中介,通过构造矩阵的方法最终得到简单的判定系统Hurwitz稳定的判据;借助矩阵谱半径的形式给出结论,从而更加方便验证。

中立系统;代数判据;时滞;稳定性

0 引 言

时滞普遍存在于现实系统中,而且几乎在所有的系统中都在一定程度上制约着系统的结构、性质和性能,直接影响系统的结果。关于时滞微分系统的稳定性研究取得了一定的进展[1-9]。但从已有的研究成果看,关于Hurwitz稳定性的研究尚不多见。

本文考虑一类双时滞线性中立微分系统:

其中,x(t)∈Cn×1为系统的状态向量;τ1,τ2≥0为2个非负时滞常量,记τ=max{τ1,τ2};矩阵A,B1,B2,C1,C2∈Cn×n,本 文 假 定 系 统 矩 阵A为Hurwitz矩阵,即所有A的特征值都具有负实部。

1 预备知识及引理

本文分别用λj(A)和ρ(A)来记矩阵A的第j个特征根和谱半径;|A|表示矩阵A的模,即若矩阵A=(aij),则定义|A|:=(|aij|);A≤B表示A矩阵的元素aij和B矩阵的元素bij对所有的i和j满足aij≤bij;R(s)表示复数s的实部。

利用Laplace变换容易得到中立系统(1)的特征方程为:

其中,P(s)为系统(1)的特征函数。

引理1 如果aD=sup{R(s):P(s)=0},且有aD<0,那么系统(1)是渐进稳定的[1]。

引理2 假设矩阵A∈Cn×n,若有ρ(A)<1,那么(I-A)-1存在,且有[8]:

引理3 设矩阵G,H,K∈Cn×n,如果有|G|≤K,则有[8]:

定理1 若矩阵A为Hurwitz矩阵,并且(4)式成立,则中立系统(1)为渐近稳定的。……

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