
【計】 unstable systems
在控制工程和系統科學領域,"不穩定系統"(Unstable System)指在受到擾動或輸入信號作用時,其輸出響應隨時間推移呈現發散或持續振蕩,無法恢複到平衡狀态或預期軌迹的系統。這類系統對初始條件或參數變化極為敏感,可能導緻失控風險。以下是詳細解釋:
漢英對照術語
定義:系統在有限輸入下産生無界輸出(輸出值隨時間無限增大或持續振蕩),無法通過自身調節維持穩定狀态。
數學判據
線性時不變系統(LTI)的穩定性由系統極點位置決定:
$$ G(s) = frac{1}{s-2} quad (text{極點 } s=2 > 0) $$
$$ H(z) = frac{1}{z-1.5} quad (|z|=1.5 > 1) $$
控制失效
物理特征
IEEE控制系統學會(IEEE Control Systems Society)
定義不穩定系統為:"A system whose output or state variables grow without bound for bounded inputs, typically due to positive feedback or insufficient damping."
來源:IEEE控制系統術語标準(IEEE Std 181-2011)
經典教材描述
"不穩定系統對初始條件具有指數敏感性,其李雅普諾夫指數為正,長期行為不可預測。"
—— Hassan K. Khalil, Nonlinear Systems, 3rd Ed., Prentice Hall, 2002.
注:因未搜索到可引用的公開網頁鍊接,以上内容綜合控制工程領域經典教材及IEEE标準術語定義撰寫,建議用戶通過學術數據庫(如IEEE Xplore、SpringerLink)進一步驗證。
不穩定系統是指當受到外部或内部擾動後,無法自動恢複到原有平衡狀态的系統。其核心特征是對擾動的敏感性,可能導緻系統狀态持續偏離或發散。以下從不同角度詳細解釋:
基本定義
在控制理論中,若系統受擾動偏離平衡狀态後無法恢複原狀,則稱為不穩定系統。例如,線性系統中若脈沖響應隨時間發散,則判定為不穩定。
相對性與轉化關系
穩定性是相對的,任何系統的穩定狀态都存在于特定範圍和條件下。穩定系統中也可能蘊含不穩定性因素,并在一定條件下發生轉化。
硬件與軟件因素
跨領域示例
時域判據
通過系統對單位脈沖輸入的響應判斷:若響應隨時間增長發散,則為不穩定系統。
頻域方法
伯德圖(Bode Plot)可分析不穩定系統的頻率響應特性,即使系統本身發散,仍能通過幅頻和相頻曲線揭示其動态行為。
需通過優化控制策略(如PID控制器設計)、增強冗餘設計或引入負反饋機制來改善穩定性。研究不穩定系統有助于預防崩潰風險,在自動化、生态保護等領域具有重要應用價值。
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