Macierz Kalmana
Kryterium Kalmana (zapisane pod postacią macierzy Kalmana) – sposób badania sterowalności układu dynamicznego.
Pozwala odpowiedzieć na pytanie: „Czy można wpływać na dany układ liniowy przedstawiony jako układ równań różniczkowych?”. Kryterium to stosowane jest w robotyce i stanowi pierwszy krok na drodze wyznaczenia sterowania. Jeśli nie jest spełnione, to obliczenia zostają przerwane. W przeciwnym wypadku otrzymuje się informację, że stan danego układu można dowolnie zmieniać.
Alternatywą kryterium Kalmana jest np. kryterium Hautusa oraz warunek na odwracalność macierzy Grama.
Twierdzenie[edytuj | edytuj kod]
Układ automatyki przedstawiany jest jako „czarna skrzynka”, do której na wejście podawany jest sygnał sterujący, na wyjściu otrzymuje się sygnał wyjściowy, a wewnątrz panuje pewien stan układu. Układ taki zapisać można jako:
gdzie:
- – macierz stanu,
- – macierz wejść (sterowania),
- – macierz wyjść,
- – sygnał sterujący,
- – sygnał wyjściowy,
- – stan układu.
Kryterium Kalmana pozwala odpowiedzieć na pytanie czy taki układ może zmieniać dowolnie swój stan wewnętrzny, a tym samym swoje wyjście. Jednym ze sposobów rozwiązania kryterium jest skonstruowanie macierzy Kalmana, w postaci: będącej macierzą kwadratową oraz sprawdzenie czy wyznacznik macierzy jest równy 0.
Jeśli to układ jest niesterowalny, w przeciwnym przypadku – sterowalny.
Przykład[edytuj | edytuj kod]
Wyznacznik macierzy wynosi 0, dlatego też układ ten jest niesterowalny. Podany przykład można także przedstawić w postaci układu równań:
Jak z tego wynika sygnał sterujący może wpływać jedynie na szybkość zmian Nie ma możliwości zmiany wartości