一类扩散波方程的PDP反馈控制和稳定性分析
The PDP Feedback Control and Stability Analysis of a Diffusive Wave Equation
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收稿日期: 2020-09-24
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Received: 2020-09-24
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作者简介 About authors
范东霞,E-mail:
史娜,E-mail:
王婷婷,E-mail:
In this paper, a position and delayed position (PDP) feedback controller is established for the Hayami diffusive wave equation. The well-posedness of the closed system is studied firstly, and then, by the method of Lyapunov function, the exponential stability is obtained. Finally, compared with the previous results, the range of the control parameters is expanded in this paper, which shows the efficiency and feasibility of PDP feedback.
Keywords:
本文引用格式
范东霞, 赵东霞, 史娜, 王婷婷.
Fan Dongxia, Zhao Dongxia, Shi Na, Wang Tingting.
1 引言
其中,
对系统(1.2) 稳定性的影响.
2 模型的建立与准备工作
将(1.3) 式代入(1.2) 式, 并给定初始值
考虑到一阶双曲PDE初值问题
的解可以表示为
于是可将时滞PDE系统(2.1) 改写为如下PDE-PDE耦合系统的形式
为后续计算方便, 不妨令
那么系统(2.4) 转化为
其中,
设Hilbert状态空间为
其中的内积定义为:
其中,
定义线性算子
那么系统(2.6) 可以写成Hilbert状态空间
3 系统(2.10) 的适定性
定理3.1 由(2.9) 式定义的算子
证 结合(2.8) 和(2.9) 式以及分部积分公式可得
其中,
显然,
设
令
取
由文献[9] 中的定理2得, 算子
4 系统(2.1) 的Lyapunov稳定性分析
在这一部分, 我们致力于构造合适的Lyapunov函数并寻求调控参数
构造系统(2.1) 的Lyapunov函数为
其中
其中,
定理4.1 对任给的正常数
和
则闭环系统(2.1) 是指数稳定的, 即
其中,
证 结合系统(2.1) 和(2.4), 可计算得
于是, 利用Cauchy-Schwartz不等式和Young's不等式可得
进而, 根据Wirtinger's不等式
整理可得
选取参数
即
于是有
其中
参数
注4.1 在对(4.9) 式进行放缩时, 可运用不同的方法, 从而得到如下定理.
定理4.2 对任给的常数
则闭环系统(2.1) 是指数稳定的, 即
其中,
证 由
于是结合(4.9) 式、(4.10) 式和(4.17) 式, 整理可得
取
令
这是一个关于
那么当正常数
时, 有
取
则得
进而结合(4.4) 式可得
注4.2 当
显然, 本文得到的参数范围更广.
注4.3 当
即本文得到的参数范围更广.
注4.4 在定理
我们可以取到
5 结论
参考文献
Towards nonlinear delay-based control for convection-like distributed systems: The example of water flow control in open channel systems
,
Stability of boundary feedback control based on weighted Lyapunov function in networks of open channels
,
Lyapunov-based boundary feedback control in multi-reach canals
,
一个简洁的圣维南方程组推导过程
,
A simple derivation of Saint Venant's equations
Robust continuous-time and discrete-time flow control of a dam-river system: (Ⅰ) Modelling
,DOI:10.1016/S0307-904X(99)00014-1 [本文引用: 1]
Stability analysis and numerical simulations of a one dimensional open channel hydraulic system
,DOI:10.1016/j.amc.2017.10.058 [本文引用: 5]
Time-delayed feedback control of a hydraulic model governed by a diffusive wave system
,DOI:10.1155/2020/4986026 [本文引用: 7]
Exponential stability and spectral analysis of the pendulum system under position and delayed position feedbacks
,DOI:10.1080/00207179.2011.582886
Exponential stability and spectral analysis of the inverted pendulum system under two delayed position feedbacks
,DOI:10.1007/s10883-012-9143-6 [本文引用: 1]
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