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相平面定义-理论神经信息学初探

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:以直角坐标x1 和x2 为坐标轴组成的平面称为相平面,或称二维状态平面。方程(2-1)消去自变量t,可以得到由方程(2-1)给出的系统在任意时刻t 的状态可以由x1,x2 值来确定。方程(2-2)的解可以写成方程(2-3)表示在相平面上的一条曲线,并且指明系统状态点沿曲线运动的情况,这样的曲线称为相轨迹。图2.1两个特征根的不同位置及相应的相轨迹在相平面中,每一个点表示某一时刻t 的系统状态,这些点可以分为两类。

相平面定义-理论神经信息学初探

相平面法也就是两维的状态空间法,由亨利·庞加莱(Henri Poincaré)首先提出,是一种图解分析下列一阶微分方程组的方法。

方程(2-1)称为自治方程,也即这样的系统作用力和约束力不随时间变化。以直角坐标x1 和x2坐标轴组成的平面称为相平面,或称二维状态平面。方程(2-1)消去自变量t,可以得到

由方程(2-1)给出的系统在任意时刻t 的状态可以由x1,x2 值来确定。

方程(2-2)的解可以写成(www.xing528.com)

方程(2-3)表示在相平面上的一条曲线,并且指明系统状态点(x1,x2)沿曲线运动的情况,这样的曲线称为相轨迹。当然,这样的曲线还与初始条件有关,不同的初始条件就有不同的相轨迹。由一簇相轨迹组成的图称为相平面图(见图2.1)。自治系统的相平面表示法描绘了该系统的全部可能的状态。

图2.1 两个特征根的不同位置及相应的相轨迹

在相平面中,每一个点表示某一时刻t 的系统状态,这些点可以分为两类。只有一条相轨迹通过的点称为普通点。系统状态处于普通点上时,状态是不会稳定下来的。也即随着时间的变化,系统状态不能停留在同一点,它必须沿着轨迹继续运动。当在某一点处同时满足f1(x1,x2)=0,f2(x1,x2)=0 时,系统才会保持不动。这类点称为平衡点,在该点,因此也称为奇点。在平衡点处是不定的值,也就是说,只有在平衡点处相轨迹才能相交。

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