Line 3: Line 3:
 
0      &  -2
 
0      &  -2
 
\end{bmatrix}</math>
 
\end{bmatrix}</math>
 +
 
<math>X(t)=\begin{bmatrix}
 
<math>X(t)=\begin{bmatrix}
 
X_1(t)    \\
 
X_1(t)    \\
Line 8: Line 9:
 
\end{bmatrix} </math>
 
\end{bmatrix} </math>
  
<math> \dot{x}_1(t)=-X_1(t)+X_2(t)
+
<math>\begin{cases}
        \dot{x}_2(t)=-2X_2(t)
+
\dot{x}_1(t)=-X_1(t)+X_2(t) \\
 +
\dot{x}_2(t)=-2X_2(t)
 +
\end{cases}</math>
  
  <math>\Phi(t)=\begin{bmatrix}
+
<math>\Phi(t)=\begin{bmatrix}
 
\Phi_1(t)  &  \Phi_2(t)      \\
 
\Phi_1(t)  &  \Phi_2(t)      \\
 
\end{bmatrix} </math>
 
\end{bmatrix} </math>
For <math> \Phi_1(t) assume  <math>X_(0) =\begin{bmatrix}
+
 
 +
For <math> \Phi_1(t) assume  X_{(0)} =\begin{bmatrix}
 
1    \\
 
1    \\
 
0     
 
0     
 
\end{bmatrix} </math>
 
\end{bmatrix} </math>
  
 +
<math>
 +
\begin{cases}
 +
\dot{x}_1(t)=e^{\begin{matrix} \int_{t}^{0} -1\, \mathrm{d}t \end{matrix}} X_1(0)=e^{-t}\\
 +
\dot{x}_2(t)=e^{\begin{matrix} \int_{t}^{0} -2\, \mathrm{d}t \end{matrix}} X_2(0)=0
 +
\end{cases}</math>
  
 
+
<math>\therefore\Phi_1(t)=\begin{bmatrix}
\therefore<math>\Phi_1(t)=\begin{bmatrix}
+
  e^{-t} \\
  e^-t  \\
+
 
0     
 
0     
 
\end{bmatrix} </math>
 
\end{bmatrix} </math>
  
For<math>\Phi_2(t) assume  X_(0)=\begin{bmatrix}
+
<math>For \quad \Phi_2(t) assume  X_(0)=\begin{bmatrix}
 
0  \\
 
0  \\
 
1     
 
1     
 
\end{bmatrix} </math>
 
\end{bmatrix} </math>
  
<math>X_2(t)=
+
<math>X_2(t)=e^{\begin{matrix} \int_{t}^{0} -2\, \mathrm{d}t \end{matrix}} X_2(0)=e^{-2t}</math>
  
<math>\Phi_(t)=
+
<math>\Phi_(t)=e^{\begin{matrix} \int_{t}^{0} A\, \mathrm{d}t \end{matrix}}=e^{\begin{bmatrix}
<math>\Phi_(t_1  t)=\Phi_( t)\Phi_(t)^-1
+
-t & t  \\
 +
0  & -2t
 +
\end{bmatrix}}=\begin{bmatrix}
 +
e^{-t} & 0  \\
 +
0  & e^{-2t}
 +
\end{bmatrix}\begin{bmatrix}
 +
1 & t  \\
 +
0  & 1
 +
\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}
 +
e^{-t} & te^{-t}  \\
 +
0  & e^{-2t}
 +
\end{bmatrix}</math>
  
b)      <math>A=\begin{bmatrix}
+
<math>\Phi_(t, \boldsymbol)=\Phi_(t)\Phi_(\boldsymbol)^-1=\begin{bmatrix}
-cost    cost    \\
+
e^{-t} & te^{-t} \\
0     &  -2cost
+
0 & e^{-2t}
 +
\end{bmatrix}\begin{bmatrix}
 +
e^{-\boldsymbol} & \boldsymbol e^{-\boldsymbol} \\
 +
0  & e^{-2\boldsymbol}
 
\end{bmatrix}</math>
 
\end{bmatrix}</math>
  
  <math>\Phi_(t)=e^\begin{matrix} \int_{0}^{t} A\, \mathrm{d}t \end{matrix}</math>
+
b) <math>A=\begin{bmatrix}
=\begin{bmatrix}            
+
-\cos t     & \cos t    \\
  e^\sin t   & 0    \\
+
0      & -2\cos t
0      & e^2\sin t  
+
 
\end{bmatrix}</math>
 
\end{bmatrix}</math>
\begin{bmatrix}
+
 
 +
<math>\Phi_(t)=e^{\begin{matrix} \int_{t}^{0} A\, \mathrm{d}t \end{matrix}} =\begin{bmatrix}             
 +
  e^{\sin t}    & 0    \\
 +
0      & e^{2\sin t}   
 +
\end{bmatrix}\begin{bmatrix}
 
   1    & - \sin t  \\
 
   1    & - \sin t  \\
 
   0      & 1   
 
   0      & 1   
\end{bmatrix}</math>=\begin{bmatrix} e^\sin t    &  - \sin te^ \sin t  \\
+
\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}
0      & e^2\sin t     
+
e^{\sin t}   &  - \sin t e^ {\sin t} \\
 +
0      & e^{2\sin t}    
 
\end{bmatrix}</math>
 
\end{bmatrix}</math>
  
<math>\Phi_(t_1  t)=\Phi_( t)\cdot \Phi_(t)^-1</math>=\begin{bmatrix}
+
<math>\Phi_(t, \boldsymbol)=\Phi_(t)\cdot \Phi_(\boldsymbol)^-1=\begin{bmatrix}
     &       \\
+
e^{\sin t} &  -sin t e^{\sin t }    \\
0      &   
+
0     & e^{2\sin t }
\end{bmatrix}</math>
+
\end{bmatrix}{\begin{bmatrix}
 +
e^{\sin t}    &  -sin t e^{\sin t }    \\
 +
0      &  e^{2\sin t }
 +
\end{bmatrix}}^{-1}</math>
  
 
p2 a)  <math>\left| {\lambda\Iota-A} \right|=\begin{bmatrix}
 
p2 a)  <math>\left| {\lambda\Iota-A} \right|=\begin{bmatrix}

Revision as of 09:47, 20 May 2017

p1 a) $ A=\begin{bmatrix} -1 & 1 \\ 0 & -2 \end{bmatrix} $

$ X(t)=\begin{bmatrix} X_1(t) \\ X_2(t) \end{bmatrix} $

$ \begin{cases} \dot{x}_1(t)=-X_1(t)+X_2(t) \\ \dot{x}_2(t)=-2X_2(t) \end{cases} $

$ \Phi(t)=\begin{bmatrix} \Phi_1(t)  &  \Phi_2(t)      \\ \end{bmatrix}  $

For $ \Phi_1(t) assume X_{(0)} =\begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} $

$ \begin{cases} \dot{x}_1(t)=e^{\begin{matrix} \int_{t}^{0} -1\, \mathrm{d}t \end{matrix}} X_1(0)=e^{-t}\\ \dot{x}_2(t)=e^{\begin{matrix} \int_{t}^{0} -2\, \mathrm{d}t \end{matrix}} X_2(0)=0 \end{cases} $

$ \therefore\Phi_1(t)=\begin{bmatrix} e^{-t} \\ 0 \end{bmatrix} $

$ For \quad \Phi_2(t) assume X_(0)=\begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} $

$ X_2(t)=e^{\begin{matrix} \int_{t}^{0} -2\, \mathrm{d}t \end{matrix}} X_2(0)=e^{-2t} $

$ \Phi_(t)=e^{\begin{matrix} \int_{t}^{0} A\, \mathrm{d}t \end{matrix}}=e^{\begin{bmatrix} -t & t \\ 0 & -2t \end{bmatrix}}=\begin{bmatrix} e^{-t} & 0 \\ 0 & e^{-2t} \end{bmatrix}\begin{bmatrix} 1 & t \\ 0 & 1 \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} e^{-t} & te^{-t} \\ 0 & e^{-2t} \end{bmatrix} $

$ \Phi_(t, \boldsymbol)=\Phi_(t)\Phi_(\boldsymbol)^-1=\begin{bmatrix} e^{-t} & te^{-t} \\ 0 & e^{-2t} \end{bmatrix}\begin{bmatrix} e^{-\boldsymbol} & \boldsymbol e^{-\boldsymbol} \\ 0 & e^{-2\boldsymbol} \end{bmatrix} $

b) $ A=\begin{bmatrix} -\cos t & \cos t \\ 0 & -2\cos t \end{bmatrix} $

$ \Phi_(t)=e^{\begin{matrix} \int_{t}^{0} A\, \mathrm{d}t \end{matrix}} =\begin{bmatrix} e^{\sin t} & 0 \\ 0 & e^{2\sin t} \end{bmatrix}\begin{bmatrix} 1 & - \sin t \\ 0 & 1 \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} e^{\sin t} & - \sin t e^ {\sin t} \\ 0 & e^{2\sin t} \end{bmatrix} $

$ \Phi_(t, \boldsymbol)=\Phi_(t)\cdot \Phi_(\boldsymbol)^-1=\begin{bmatrix} e^{\sin t} & -sin t e^{\sin t } \\ 0 & e^{2\sin t } \end{bmatrix}{\begin{bmatrix} e^{\sin t} & -sin t e^{\sin t } \\ 0 & e^{2\sin t } \end{bmatrix}}^{-1} $

p2 a) $ \left| {\lambda\Iota-A} \right|=\begin{bmatrix} \lambda+2 & -2 \\ 1 & \lambda-1 \end{bmatrix} $

$ \lambda_1 =0 \lambda_2=-1 Marginally stable ,not asy ,stable b) <math>c=\begin{bmatrix} B & AB \end{bmatrix} $=$ \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 1 & 0 \end{bmatrix} $ rank=1 not observable, unobservable subspace$ \left\{ {\begin{bmatrix} 1 \\ 1 \end{bmatrix} } \right\} c) <math>0=\begin{bmatrix} C \\ CA \end{bmatrix} $=$ \begin{bmatrix} 1 & -1 \\ -1 & 1 \end{bmatrix} $

rank=1 not observable, unobservable subspace$ \left\{ {\begin{bmatrix} 1 \\ -1 \end{bmatrix} } \right\} d) e) \therefore talse \therefore talse f) <math>A-BK=\begin{bmatrix} -2-k_1 & 2-k_2 \\ -1-k_1 & 1-k_2 \end{bmatrix} $ $ \left| {\lambda-A+BK} \right|=\lambda^2+\left( {a+b+1} \right)\lambda+3a+3-ab=0 \lambda_1 =-3 ang \lambda_2=-1 <math>\begin{cases} -3a + 9 -ab=0 \\ 2a - b+3-ab=0 \end{cases} $

a=0 ,b=3 $ k=\begin{bmatrix} 0 & 3 \\ \end{bmatrix} $


g)$ \begin{bmatrix} \lambda\Iota-A \\ C \end{bmatrix} $=$ \begin{bmatrix} \lambda+2 & -2 \\ 1 & \lambda-1 \\ 1 & -1 \end{bmatrix} $ must contain $ \lambda=0 , no $

Alumni Liaison

EISL lab graduate

Mu Qiao