在控制系統中,穩定的閉環系統的重要性不言而喻。如果系統受到外界干擾作用,系統運動趨向於發散,這將會是個災難!在經典控制理論中,系統的穩定性判據包括勞斯判據、根軌跡法以及奈奎斯特判據。在現代控制理論以及非線性控制中,李雅普諾夫穩定性判據起着非常重要的作用。
李雅普諾夫定義了三種穩定性,分別是李雅普諾夫穩定性(marginally stable)、漸進穩定(asymptotically stable)和大范圍漸進穩定(global asymptotically stable)。簡單來說,李雅普諾夫穩定性表明,如果系統初始狀態在平衡點的鄰域內,那么系統最終將收斂到離平衡點任意小的鄰域內(例如一二階系統,如果它的兩個極點位於虛軸,則該系統會進行周期性地正弦運動,運動的幅值取決於初始狀態);漸進穩定表明,如果系統初始狀態在平衡點的鄰域內,那么系統最終將收斂到平衡點(對於線性系統而言,如果極點都具有負實部,則系統會收斂至平衡點);大范圍漸進穩定表明,不論系統初始狀態離平衡點有多遠,那么系統最終將收斂到平衡點(大范圍漸進穩定意味着系統只有一個平衡點,線性系統的漸進穩定等價於大范圍漸進穩定,因為線性系統只有一個平衡點)。