Jury穩定性準則(Jury stability criterion)是在信号处理及控制理论中,判斷線性離散系統穩定性的方式,是利用分析特徵多項式來進行分析。Jury穩定性準則是劳斯–赫尔维茨稳定性判据的離散時間版本。Jury稳定性判据要求系統的極點都要位在以原點為圓心的單位圓內,劳斯–赫尔维茨稳定性判据要求系統的極點在複數平面的左半邊。Jury穩定性準則得名自伊拉克裔美籍工程師殷巴爾·易卜拉欣·朱瑞。
方法
系統的特徵多項式如下
用以下的方式來建構表格[1]:
row |
zn |
zn-1 |
zn-2 |
z.... |
z1 |
z0
|
1 |
a0 |
a1 |
a2 |
... |
an-1 |
an
|
2 |
an |
an-1 |
an-2 |
... |
a1 |
a0
|
3 |
b0 |
b1 |
... |
bn-2 |
bn-1 |
|
4 |
bn-1 |
bn-2 |
... |
b1 |
b0 |
|
5 |
c0 |
c1 |
... |
cn-2 |
|
|
6 |
cn-2 |
cn-3 |
... |
c0 |
|
|
... |
... |
... |
... |
... |
... |
...
|
2n-5 |
p3 |
p2 |
p1 |
p0 |
|
|
2n-4 |
p0 |
p1 |
p2 |
p3 |
|
|
2n-3 |
q2 |
q1 |
q0 |
|
|
|
因此,第一行是多項式的係數,從常數項次而高次項次排列,第二行則是第一行的反序。
第三行是將第一行減去第二行乘以,而第四行是第三行的反序(並且維持最後一個元素為零)。
表格繼續往下延伸,直到有一行只有一個非零元素為止。
針對頭兩行相減的係數是,針對第三行及第四行相減的係數就變成,因此所得的多項式會少一項。
穩定性測試
若,而,,...都是正值,表示系統的根都在單位圓內,系統穩定。只要上述有任何一個小於零,表示系統至少有一個根都在單位圓外,系統不穩定。
若Jury穩定性準則發現,,...中有一個為負值,即可結束測試,因為至少有一個根都在單位圓外,系統不穩定。
程式實現
此方式用電腦的動態陣列很容易實現。也可以確認系統所有的根(實根或是複數根)都在單位圓內。向量v是原多項式的係數,從最高項次到常數項。
/* vvd is the jury array */
vvd.push_back(v); // Store the first row
reverse(v.begin(),v.end());
vvd.push_back(v); // Store the second row
for(i=2;;i+=2)
{
v.clear();
double mult=vvd[i-2][vvd[i-2].size()-1]/vvd[i-2][0]; // This is an/a0 as mentioned in the article.
for( j=0;j<vvd[i-2].size()-1;j++) // Take the last 2 rows and compute the next row
v.push_back(vvd[i-2][j] - vvd[i-1][j]*mult);
vvd.push_back(v);
reverse(v.begin(),v.end()); // reverse the next row
vvd.push_back(v);
if(v.size()==1) break;
}
// Check is done using
for(i=0;i<vvd.size();i+=2)
{
if(vvd[i][0]<=0) break;
}
if(i==vvd.size())
"All roots lie inside unit disc "
else
"no"
範例
若已知的分母多項式為,判斷該系統是否穩定。
解答:因為
將的係數排列成朱利表(如下):
row |
z4 |
z3 |
z2 |
z1 |
z0
|
1 |
4 |
-4 |
0 |
2 |
-1
|
2 |
-1 |
2 |
0 |
-4 |
4
|
3 |
15 |
-14 |
0 |
4 |
|
4 |
4 |
0 |
-14 |
15 |
|
5 |
209 |
-210 |
56 |
|
|
且
即滿足Jury穩定條件,因此所有極點位於內,故系統是穩定的。
相關條目
參考資料
- ^ Discrete-time control systems (2nd ed.), pg. 185. Prentice-Hall, Inc. Upper Saddle River, NJ, USA ©1995 ISBN 0-13-034281-5
若需要更多細節,可以參考以下連結:
進階參考資料:
有關實現的資料: