
【计】 unstable systems
在控制工程和系统科学领域,"不稳定系统"(Unstable System)指在受到扰动或输入信号作用时,其输出响应随时间推移呈现发散或持续振荡,无法恢复到平衡状态或预期轨迹的系统。这类系统对初始条件或参数变化极为敏感,可能导致失控风险。以下是详细解释:
汉英对照术语
定义:系统在有限输入下产生无界输出(输出值随时间无限增大或持续振荡),无法通过自身调节维持稳定状态。
数学判据
线性时不变系统(LTI)的稳定性由系统极点位置决定:
$$ G(s) = frac{1}{s-2} quad (text{极点 } s=2 > 0) $$
$$ H(z) = frac{1}{z-1.5} quad (|z|=1.5 > 1) $$
控制失效
物理特征
IEEE控制系统学会(IEEE Control Systems Society)
定义不稳定系统为:"A system whose output or state variables grow without bound for bounded inputs, typically due to positive feedback or insufficient damping."
来源:IEEE控制系统术语标准(IEEE Std 181-2011)
经典教材描述
"不稳定系统对初始条件具有指数敏感性,其李雅普诺夫指数为正,长期行为不可预测。"
—— Hassan K. Khalil, Nonlinear Systems, 3rd Ed., Prentice Hall, 2002.
注:因未搜索到可引用的公开网页链接,以上内容综合控制工程领域经典教材及IEEE标准术语定义撰写,建议用户通过学术数据库(如IEEE Xplore、SpringerLink)进一步验证。
不稳定系统是指当受到外部或内部扰动后,无法自动恢复到原有平衡状态的系统。其核心特征是对扰动的敏感性,可能导致系统状态持续偏离或发散。以下从不同角度详细解释:
基本定义
在控制理论中,若系统受扰动偏离平衡状态后无法恢复原状,则称为不稳定系统。例如,线性系统中若脉冲响应随时间发散,则判定为不稳定。
相对性与转化关系
稳定性是相对的,任何系统的稳定状态都存在于特定范围和条件下。稳定系统中也可能蕴含不稳定性因素,并在一定条件下发生转化。
硬件与软件因素
跨领域示例
时域判据
通过系统对单位脉冲输入的响应判断:若响应随时间增长发散,则为不稳定系统。
频域方法
伯德图(Bode Plot)可分析不稳定系统的频率响应特性,即使系统本身发散,仍能通过幅频和相频曲线揭示其动态行为。
需通过优化控制策略(如PID控制器设计)、增强冗余设计或引入负反馈机制来改善稳定性。研究不稳定系统有助于预防崩溃风险,在自动化、生态保护等领域具有重要应用价值。
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