En teoria de control, la matriu de transició d'estat és una matriu que, multiplicada pel vector d'estat en un temps inicial dóna en un temps posterior . Es pot utilitzar la matriu de transició d'estat per obtenir la solució general de sistemes dinàmics lineals.
Solució de sistemes lineals[modifica]
S'utilitza la matriu de transició d'estat per trobar la solució de la representació en espai d'estats d'un sistema lineal de la forma
- ,
on són els estats del sistema, és la senyal d'entrada, i són funcions matricials, i és la condició inicial a . Utilitzant la matriu de transició d'estat , la solució ve donada per:[1][2]
El primer terme rep el nom de resposta amb entrada zero (zero-input response, en anglès) i representa com l'estat del sistema evoluciona en l'absència d'entrada. El segon terme es coneix com resposta amb estat zero (zero-state response, en anglès) i defineix com les entrades afecten en el sistema.
Sèrie de Peano–Baker[modifica]
La matriu de transició més general ve donada per les sèries de Peano–Baker
on és la matriu identitat. Aquesta matriu convergeix uniformement i absoluta a una solució que existeix i que és única.[2]
Altres propietats[modifica]
La matriu de transició d'estat satisfà les següents relacions:
1. És contínua i té derivades contínues.
2, Mai no és singular; de fet i , on és la matriu identitat.
3. per tot .[3]
4. per tot .
5. Satisfà l'equació diferencial amb condicions inicials .
6. La matriu de transició d'estat , donada per
on la matriu, de dimensions , és la matriu fonamental que satisfà
- amb condició inicial .
7. Donat l'estat en qualsevol temps , l'estat en qualsevol altre temps ve donat per la funció
Estimació de la matriu de transiió d'estat[modifica]
En el cas invariant temporal, es pot definir , utilitzant l'exponencial d'una matriu, com .[4]
En el cas variant temporal, la matriu de transició d'estat pot ser estimada a partir de les solucions de l'equació diferencial amb condicions inicials donades per , , ..., . Les solucions corresponents proporcionen les columnes de la matriu . Aquí, a partir de la propietat 4,
per tot . S'ha de determinar la matriu de transició d'estat abans que pugui continuar l'anàlisi de la solució variant temporal.
- ↑ Baake, Michael; Schlaegel, Ulrike «The Peano Baker Series». Proceedings of the Steklov Institute of Mathematics, vol. 275, 2011, pàg. 155–159. DOI: 10.1134/S0081543811080098.
- ↑ 2,0 2,1 Rugh, Wilson. Linear System Theory. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1996. ISBN 0-13-441205-2.
- ↑ Brockett, Roger W. Finite Dimensional Linear Systems. John Wiley & Sons, 1970. ISBN 978-0-471-10585-5.
- ↑ Reyneke, Pieter V. «Polynomial Filtering: To any degree on irregularly sampled data». Automatika, vol. 53, 4, 2012, pàg. 382–397. DOI: 10.7305/automatika.53-4.248.
Bibliografia complementària[modifica]