考虑一个线性系统,但有非线性的回授,也就是在回授路径上有非线性元素
φ
(
v
,
t
)
{\displaystyle \varphi (v,t)}
,假设此元素满足区间条件
[
μ
1
,
μ
2
]
{\displaystyle [\mu _{1},\mu _{2}]}
(即
μ
1
v
≤
φ
(
v
,
t
)
≤
μ
2
v
,
∀
v
,
t
{\displaystyle \mu _{1}v\leq \varphi (v,t)\leq \mu _{2}v,\ \forall v,t}
),而且(为了简化系统)开回路系统稳定。则闭回路系统全域渐近稳定的条件是线性系统的尼奎斯特轨迹不会穿过以X轴上线段
[
−
1
/
μ
1
,
−
1
/
μ
2
]
{\displaystyle [-1/\mu _{1},-1/\mu _{2}]}
为直径的圆。
考虑非线性系统
x
˙
=
A
x
+
B
w
,
{\displaystyle {\dot {\mathbf {x} }}=\mathbf {Ax} +\mathbf {Bw} ,}
v
=
C
x
,
{\displaystyle \mathbf {v} =\mathbf {Cx} ,}
w
=
φ
(
v
,
t
)
.
{\displaystyle \mathbf {w} =\varphi (v,t).}
假设
μ
1
v
≤
φ
(
v
,
t
)
≤
μ
2
v
,
∀
v
,
t
{\displaystyle \mu _{1}v\leq \varphi (v,t)\leq \mu _{2}v,\ \forall v,t}
det
(
i
ω
I
n
−
A
)
≠
0
,
∀
ω
∈
R
−
1
and
∃
μ
0
∈
[
μ
1
,
μ
2
]
:
A
+
μ
0
B
C
{\displaystyle \det(i\omega I_{n}-A)\neq 0,\ \forall \omega \in R^{-1}{\text{ and }}\exists \mu _{0}\in [\mu _{1},\mu _{2}]\,:\,A+\mu _{0}BC}
is stable
ℜ
[
(
μ
2
C
(
i
ω
I
n
−
A
)
−
1
B
−
1
)
(
1
−
μ
1
C
(
i
ω
I
n
−
A
)
−
1
B
)
]
<
0
∀
ω
∈
R
−
1
.
{\displaystyle \Re \left[(\mu _{2}C(i\omega I_{n}-A)^{-1}B-1)(1-\mu _{1}C(i\omega I_{n}-A)^{-1}B)\right]<0\ \forall \omega \in R^{-1}.}
则存在
∃
c
>
0
,
δ
>
0
{\displaystyle \exists c>0,\delta >0}
使得针对系统的任意解,下式都成立;
|
x
(
t
)
|
≤
c
e
−
δ
t
|
x
(
0
)
|
,
∀
t
≥
0.
{\displaystyle |x(t)|\leq ce^{-\delta t}|x(0)|,\ \forall t\geq 0.}
条件3称为“频率条件”,条件1称为“区间条件”。
Haddad, Wassim M.; Chellaboina, VijaySekhar. Nonlinear Dynamical Systems and Control: a Lyapunov-Based Approach.. Princeton University Press. 2011. ISBN 9781400841042 .