Descomposiciones espectrales de gramianos de sistemas estacionarios continuos dados por ecuaciones de estado en formas canónicas
Autores: Yadykin, Igor
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Transformaciones
Ecuaciones de estado
Controlabilidad
Observabilidad
Gramianos
Expansión espectral
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
La aplicación de transformaciones de las ecuaciones de estado de sistemas lineales continuos y bilineales a la forma canónica de controlabilidad permite simplificar el cálculo de las Gramianas de estos sistemas. En este documento, desarrollamos el método y obtenemos algoritmos para el cálculo de las Gramianas de controlabilidad y observabilidad de sistemas lineales continuos y estacionarios bilineales con múltiples entradas y una salida, basados en el método de expansión espectral de las Gramianas y el método iterativo para el cálculo de las Gramianas de sistemas bilineales. Una característica importante del concepto es la idea de la separabilidad de la expansión de las Gramianas: el cálculo separado de las partes escalar y de matriz de la expansión espectral de la Gramiana reduce el cálculo de las submatrices de Gramianas a la computación de secuencias numéricas de sus elementos. Para los sistemas lineales continuos con una salida se desarrolla el método y el algoritmo de la descomposición espectral de la Gramiana de controlabilidad en forma de matrices Xiao. Se obtienen expresiones analíticas para los elementos diagonales de las matrices de Gramianas, y haciendo uso de estos se pueden calcular el resto de los elementos. Para sistemas lineales continuos con múltiples salidas se obtienen las descomposiciones espectrales de las Gramianas en forma de matrices Xiao generalizadas, lo que nos permite reducir significativamente el número de cálculos. Los resultados obtenidos se generalizan para sistemas bilineales continuos con una salida. Se proponen algoritmos espectrales iterativos para el cálculo de elementos de las Gramianas de estos sistemas. Se presentan ejemplos que ilustran los resultados teóricos.
Descripción
La aplicación de transformaciones de las ecuaciones de estado de sistemas lineales continuos y bilineales a la forma canónica de controlabilidad permite simplificar el cálculo de las Gramianas de estos sistemas. En este documento, desarrollamos el método y obtenemos algoritmos para el cálculo de las Gramianas de controlabilidad y observabilidad de sistemas lineales continuos y estacionarios bilineales con múltiples entradas y una salida, basados en el método de expansión espectral de las Gramianas y el método iterativo para el cálculo de las Gramianas de sistemas bilineales. Una característica importante del concepto es la idea de la separabilidad de la expansión de las Gramianas: el cálculo separado de las partes escalar y de matriz de la expansión espectral de la Gramiana reduce el cálculo de las submatrices de Gramianas a la computación de secuencias numéricas de sus elementos. Para los sistemas lineales continuos con una salida se desarrolla el método y el algoritmo de la descomposición espectral de la Gramiana de controlabilidad en forma de matrices Xiao. Se obtienen expresiones analíticas para los elementos diagonales de las matrices de Gramianas, y haciendo uso de estos se pueden calcular el resto de los elementos. Para sistemas lineales continuos con múltiples salidas se obtienen las descomposiciones espectrales de las Gramianas en forma de matrices Xiao generalizadas, lo que nos permite reducir significativamente el número de cálculos. Los resultados obtenidos se generalizan para sistemas bilineales continuos con una salida. Se proponen algoritmos espectrales iterativos para el cálculo de elementos de las Gramianas de estos sistemas. Se presentan ejemplos que ilustran los resultados teóricos.