一类分数阶系统的稳定性和Laplace变换
Stability of Some Fractional Systems and Laplace Transform
收稿日期: 2017-09-30
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Received: 2017-09-30
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作者简介 About authors
王春,E-mail:
该文研究了一类分数阶微分系统的Hyers-Ulam-Rassias稳定性.主要应用Laplace变换方法证明了这类分数阶系统是Hyers-Ulam-Rassias稳定的.通过具体的例子说明了所得理论结果的有效性.
关键词:
This paper investigates the Hyers-Ulam-Rassias stability of a kind of fractional differential systems, and proves that this kind of fractional differential systems are Hyers-UlamRassias stable by the Laplace transform method. Two examples are given to illustrate the theoretical results.
Keywords:
本文引用格式
王春.
Wang Chun.
1 引言
设
的映射
的一个解
在上面的定义中,如果用
近些年来,一些学者研究了某些分数阶系统的解和Hyers-Ulam-Rassias稳定性.在文献[8]中,应用矩阵方法, Jung讨论了常系数一阶线性微分系统的Hyers-Ulam稳定性.在文献[2]中, Gejji和Babakhani给出了一类分数阶系统初始值问题的存在唯一性定理.通过应用Laplace变换方法, Rezaei, Jung和Rassias讨论了线性微分方程的Hyers-Ulam稳定性(参考文献[16]). Wang和Li[19]应用Laplace变换方法研究了一类线性分数阶微分方程的Hyers-Ulam稳定性. Shen和Chen[17]也通过应用Laplace变换方法研究了一类带有常系数的线性分数阶微分方程的Ulam稳定性,得到了一些新颖的结果.
在本文中,我们研究了以下类型的分数阶微分系统的Hyers-Ulam-Rassias稳定性.该类系统包括分数阶系统
和分数阶系统
这里
2 预备知识
在这一部分,我们给出一些定义和引理,在证明主要结论时要用到它们.
定义2.1 一个向量值函数
定义2.2 一个向量值函数
定义2.3 一个向量值函数
注2.1 当
定义2.4 Mittag-Leffler函数
当
这里
定义2.5 设
定义2.6 设
成立,我们称向量值函数
引理2.1[10] 设
成立.
在文献[10]中,作者得到了下面的引理2.2,并通过应用引理2.2和逆Laplace变换得到了一类微分系统的解.
引理2.2 设系统(1.1)有惟一的连续解
在下文中,我们假设在系统(1.1)和(1.2)中的
3 分数阶系统(1.1)的Hyers-Ulam-Rassias稳定性
在这一部分,我们将要应用Laplace变换方法证明分数阶系统(1.1)是Hyers-Ulam-Rassias稳定的.
定理3.1 设
那么存在分数阶系统(1.1)的一个解
证 设
这里
取
通过应用Laplace变换的卷积性质,可证明
应用引理2.2和(3.5)式,并进行简单计算,可得
因为变换
应用卷积性质和引理2.1,我们得到
由(3.8)和(3.9)式,我们可得
结合(3.1)式,可证明
这就完成了定理的证明.
推论3.1 设
这里数量值函数
证 应用定理3.1,容易证明该结论.
例3.1 考虑分数阶系统
初始值为
对任何的
并且初始值为
应用定理3.1,
因此,我们能够估计逼近解
4 分数阶系统(1.2)的Hyers-Ulam-Rassias稳定性
在这一部分,我们将要应用Laplace变换方法研究分数阶系统(1.2)的Hyers-Ulam-Rassias稳定性.
定理4.1 设
那么存在分数阶系统(1.2)的一个解
证 对任何的
这里
取
这里
应用引理2.1,我们得到
由(4.7)式,可以得到
因此,
另一方面,我们有
由(4.9)和(4.10)式,可得
因此,应用(4.11)式,得到
这就完成了定理的证明.
推论4.1 设
那么存在分数阶系统(1.2)的一个解
证 应用定理4.1,容易证明该结论成立.
例4.1 考虑分数阶系统
初始值为
对于
初始值满足
应用定理4.1,
这样,我们就能够估计逼近解
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