ΕΙΔΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ
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.
ΕΙΔΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ
E N D
Presentation Transcript
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)