Nechepurenko_ФТИ
.pdf314
ВРЕМЕННАЯ РЕДУКЦИЯ
|
|
|
|
|
B |
dx |
|
Ax Cu |
|
dt |
||||
|
|
|||
|
|
y |
Ox |
|
|
|
|
|
u |
m n |
y |
m |
|
1 |
|
1 |
m |
|
|
u(t) |
|
j j (t) |
L |
j j |
(t) y(t) |
||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
j |
1 |
|
|
j 1 |
|
||
|
|
|
|
|
m m
315
АЛГЕБРАИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ
Выбираем X X1, , X m Y Y1, ,Ym
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m ~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
Ax Cu |
|
|
|
|
|
x(t) |
|
x j |
(t) X j |
|
|
|
|
||||||
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
y Ox |
|
|
|
|
|
|
|
|
j 1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
m |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Xx |
|
|
|
|
|
|
|
|
~~ |
|
~ |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ dx |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
Ax |
|
Cu |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Y |
|
|
|
dx |
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
dt |
|
~ |
|
|
|
|
||||
BX |
|
|
AXx Cu |
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
~ |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
dt |
~ |
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
y |
Ox |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
~ |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
OXx |
Y BX |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
A Y AX |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
Y C |
~ |
OX |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
O |
|||||||||
|
|
H (s) O(sB A) |
1 |
C |
|
|
|
~ |
|
~ ~ |
~ 1 |
~ |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
H(s) O(sB A) C |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
НАИБОЛЕЕ УСПЕШНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕДУКЦИИ, 316
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОМЫШЛЕННОМ ДИЗАЙНЕ
PACT (спектрально-алгебраическая для RC схем) PRIMA (алгебраическая Крыловская для RCLM схем)
Эти редукции сохраняют пассивность, достаточно эффективны в реализации, включают контроль погрешности, результаты редукции допускают схемотехническую интерпретацию. Число элементов схемы уменьшается в 10-10000 раз.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИДЕИ: Сбалансированное усечение
Спектрально-алгебраическая редукция для RCLM схем Временная редукция
КРЫЛОВСКАЯ РЕДУКЦИЯ
X X1, , X m ,
x(t)
n, p, q
|
dx |
Ax Cu |
|
|
|
|
dt |
|
|
y Ox |
|
|
|
|
|
|
|
H(s) O(sI A) 1C
X |
* X I |
m |
|
|
|
|
|
|
|
m |
~ |
(t) X j |
~ |
|
|
x j |
X x (t) |
||
j 1 |
|
|
|
|
|
~ |
|
~ |
|
|
dx |
X AX |
|
dt |
|
A |
|
||
~ |
X C |
|
|
C |
|
|
|
~ |
OX |
~ |
|
O |
|||
|
|
H (s) |
401
m, p, q
~~ ~
Ax Cu
~ |
~~ |
|
|
y |
Ox |
|
|
~ |
~ |
1 |
~ |
O(sI |
A) |
|
C |
|
|
|
|
~ |
~ |
ˆ |
|
|
|
|
ˆ |
|
|
ˆ |
|
ˆ |
|
y(s) |
H (s)u(s) |
|
y(s) |
H (s)u(s) |
|
|
|
|
|
|
(s) |
~ |
(s) |
~ |
|
y(s) |
|
|
y(s) |
|
МОМЕНТЫ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ |
402 |
|
1 |
|
1 |
1 |
|
|
H (s) O(sIn A) 1C |
O In |
A C |
s ( j 1)OAjC |
|||
|
s |
|||||
|
s |
|
j 0 |
OA jC |
( j |
0,1, ) |
- моменты в окрестности бесконечности |
|||
|
|
|
(марковские коэффициенты) |
|||
H (s) O(sI n |
A) 1C O sA 1 |
In |
1 A 1C |
s jOA ( j 1)C |
||
|
|
|
|
|
|
j 0 |
OA jC |
( j |
1,2, ) |
- моменты в окрестности нуля |
|||
|
|
|
(тейлоровские коэффициенты) |
СОХРАНЕНИЕ МОМЕНТОВ |
403 |
OA jC
|
span{X} |
|
span C, AC, , Ak 1C |
|
|
|
|
|
||
|
X X |
Im |
(m pk ) |
|
|
|
|
|
|
|
XX |
- ортопроектор на подпространство |
span X |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
XX A jC A jC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~~ j ~ |
|
j |
X C |
OXX AXX |
AXX C |
j |
C |
|||
OA C OX( X AX ) |
OA |
|||||||||
|
|
|
|
при j 0, , k |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СОХРАНЕНИЕ МОМЕНТОВ: |
~~ j ~ |
|
j |
C, |
j |
0, , k 1 |
||||
OA C OA |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СОХРАНЕНИЕ МОМЕНТОВ |
404 |
OAjC
span{X } span A 1C, A 2C, , A kC X X Im (m pk )
XX |
- ортопроектор на подпространство span X |
|
X C ( X AX ) j X A jC |
|
( X AX ) j X C X A jC |
||||||||
~~ j ~ |
j |
X C OXX A |
j |
C |
|
OA |
j |
C |
||
OA C OX( X AX ) |
|
|
|
|
||||||
при |
|
j 1, , k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СОХРАНЕНИЕ МОМЕНТОВ: |
|
~~ j ~ |
OA |
j |
C, |
j |
1, , k |
|||
|
OA C |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КРЫЛОВСКАЯ РЕДУКЦИЯ (PRIMA) |
405 |
|||
|
||||
Выбираем |
X X1, , X m , X |
* |
X Im |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
B |
dx |
|
Ax |
Cu |
|
|
|
x(t) |
||
|
|
|
dt |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
y Ox |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
~ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Xx |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
~ |
|
||
X |
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
||||
|
BX |
|
|
AXx Cu |
|
||||||||
|
dt |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
~ |
~ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
OXx |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
H (s) O(sB A) |
1 |
C |
|
|
~ |
||||||
|
|
|
|
|
H(s) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m~
x j (t) X j
j 1
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
~~ |
|
~ |
|
||
~ dx |
|
|
|||||
B |
|
|
Ax |
|
Cu |
|
|
dt |
|
|
|||||
|
|
|
~ |
|
|
~~ |
|
|
|
|
y |
|
|
Ox |
|
X BX |
|
~ |
X AX |
||||
|
A |
||||||
X C |
~ |
|
OX |
||||
O |
|
||||||
~ ~ |
~ |
1 |
|
~ |
|
||
O(sB |
A) |
|
C |
КРЫЛОВСКАЯ РЕДУКЦИЯ (PRIMA) |
406 |
|
H (s) O(sB A) 1C O sA 1B In 1 A 1C s jO( A 1B) j 1 A 1C
j 0
O( A 1B) j A 1C ( j 0,1, ) - моменты в окрестности нуля (тейлоровские коэффициенты)
~
H
~
O(
|
|
~ ~ |
~ |
1 |
~ |
j ~ ~ 1 ~ |
j 1 |
~ 1 ~ |
||
(s) O(sB A) |
|
C |
s O( A B) |
|
A C |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
j 0 |
|
|
~ |
1 |
~ |
j ~ |
1 |
~ |
|
|
0,1, ) - моменты в окрестности нуля |
||
A |
|
B) |
A |
C ( j |
|
редуцированной системы
span{X} span A 1C,( A 1B)A 1C, ,( A 1B)k 1 A 1C
|
|
|
X X |
Im |
(m pk ) |
|
|
O( A |
1 |
j |
1 |
~ ~ |
1 ~ j ~ |
1 |
~ |
|
B) |
A C |
O( A B) A |
C ( j 0,1, , k 1) |
|
|
|
|
|
КРЫЛОВСКАЯ РЕДУКЦИЯ (PRIMA) |
|
407 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
~ |
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|||
B X BX |
A X AX |
|
C X C |
O OX |
||||||||||||||||||
span{X} |
|
span A 1C,( A 1B)A 1C, ,( A 1B)k 1 A 1C |
X X Im |
|||||||||||||||||||
O( A |
1 |
B) |
j |
|
1 |
~ ~ |
1 ~ |
j ~ |
1 ~ |
|
|
0,1, , k |
|
1) |
|
|
||||||
|
|
A C |
O( A B) |
A C ( j |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
X C ( X AX )X A 1C |
|
|
|
( X AX ) 1 X C X A 1C |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
( X AX ) 1 X BA 1C X A 1BA 1C |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
~~ 1 |
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
OX( X AX ) |
1 |
X C |
|
OXX |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|||||||||
OA C |
|
|
A C |
OA C |
||||||||||||||||||
~~ |
|
~~ |
1 ~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
OX ( X AX ) |
1 |
( X BX |
)( X AX ) |
1 |
X C |
|
|
||||||||||||||
OA BA C |
|
|
|
|
|
OX ( X AX ) 1 X BXX A 1C OX ( X AX ) 1 X BA 1C OXX * A 1BA 1C OA 1BA 1C