260 likes | 395 Views
x. ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ. ΕΙΔΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ. t. x. x. ΠΕΡΙΟΔΙΚΗ. ΧΑΟΣ. t. t. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΑΦΟΡΙΚΩΝ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ. Διαφορικές εξισώσεις ανώτερης τάξης. Αυτόνομα και μη αυτόνομα συστήματα. Ολοκληρωτικές καμπύλες και τροχιές. x 2. χώρος φάσεων. ολοκληρωτική καμπύλη. τροχιά. x 1. t.
E N D
x ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΕΙΔΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ t x x ΠΕΡΙΟΔΙΚΗ ΧΑΟΣ t t
Διαφορικές εξισώσεις ανώτερης τάξης Αυτόνομα και μη αυτόνομα συστήματα
Ολοκληρωτικές καμπύλες και τροχιές x2 . χώρος φάσεων ολοκληρωτική καμπύλη τροχιά x1 t Σημεία ισορροπίας ή ιδιόμορφα σημεία ή μόνιμες καταστάσεις
ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Σημείο ισορροπίας: x = 0 Λύση: x(t) = eAtx0 λi: ιδιοτιμές του A vi: ιδιοδιανύσματα του A wi: ιδιοδιανύσματα του AT
Ιδιοτιμές του A: Ιδιοδιανύσματα του A: Ευστάθεια της μόνιμης κατάστασης όταν όλες οι ιδιοτιμές έχουν Re(li) < 0
Διδιάστατο γραμμικό σύστημα Ανάλυση επιπέδου φάσεων Ιδιοτιμές πραγματικές, λ1, λ2 < 0 Ευσταθής κόμβος
Ιδιοτιμές πραγματικές, λ1, λ2 > 0 Ασταθής κόμβος Ιδιοτιμές πραγματικές, λ1 > 0 > λ2 Σαγματικό σημείο
Ιδιοτιμές μιγαδικές, Re(λi) < 0 Ευσταθής εστία Ιδιοτιμές μιγαδικές, Re(λi) > 0 Ασταθής εστία
Ιδιοτιμές καθαρά φανταστικές, Re(λi) = 0 Κέντρο (οριακή ευστάθεια)
ΓΡΑΜΜΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΣΗΜΕΙΟ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ Aνάπτυγμα Taylor γύρω από xs:
Ιακωβιανός πίνακας Θεώρημα Lyapunov Αν ο Ιακωβιανός πίνακας: (α) Δεν έχει μηδενικές ιδιοτιμές: detJ(xs) ≠ 0 (β) Δεν έχει καθαρά φανταστικές ιδιοτιμές τότε το σημείο ισορροπίας του μη γραμμικού συστήματος είναι γεωμετρικά όμοιο με εκείνο της γραμμικής προσέγγισης, δηλαδή ο χαρακτήρας του προσδιορίζεται από τις ιδιοτιμές του Ιακωβιανού πίνακα.
ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΧΗΜΟΣΤΑΤΗ Μοντέλο Monod Μόνιμες καταστάσεις 1. Έκπλυση: 2. Κανονική μόνιμη κατάσταση: Για να έχει φυσικό νόημα μια μόνιμη κατάσταση πρέπει: xs 0, 0 sssF Για την κανονική μόνιμη κατάσταση:
Ανάλυση ευστάθειας μόνιμων καταστάσεων (Koga & Humphrey, 1967) Ιακωβιανός πίνακας Μόνιμη κατάσταση έκπλυσης Ιδιοτιμές: Ευσταθής όταν:
Κανονική μόνιμη κατάσταση Ιδιοτιμές: Ευσταθής όταν έχει φυσικό νόημα (xs > 0)
Διάγραμμα λειτουργίας Έκπλυση Κανονική μόνιμη κατάσταση
Μοντέλο Andrews (Yano & Koga, 1969) s
Μόνιμες καταστάσεις 1. Έκπλυση: 2. Κανονική μόνιμη κατάσταση: Για να υπάρχει: Για να έχει φυσικό νόημα: s
Διάγραμμα λειτουργίας Ιa: δεν υπάρχουν ss1, ss2 > 0 (καμμία κανονική μόνιμη κατάσταση) Ιb: ss1, ss2 > sF χωρίς φυσικό νόημα (καμμία κανονική μόνιμη κατάσταση) ΙΙ: 0 < ss1 < sF, ss2 > sF χωρίς φυσικό νόημα (μία κανονική μόνιμη κατάσταση) ΙIΙ: 0 < ss1 < sF, 0 < ss2 < sF (δύο κανονικές μόνιμες καταστάσεις)
Ανάλυση ευστάθειας μόνιμων καταστάσεων Ιακωβιανός πίνακας Μόνιμη κατάσταση έκπλυσης Ιδιοτιμές: - D, - D + sF) Ευσταθής όταν: D > (sF)
Κανονική μόνιμη κατάσταση Ιδιοτιμές: Κανονική 1: ευσταθής όταν έχει φυσικό νόημα (xs > 0) Κανονική 2: ασταθής όταν έχει φυσικό νόημα (xs > 0)
Περιοχή ΙΙ Περιοχή ΙΙΙ Yano & Koga (1969)