Hautus引理 (Hautus lemma)是在控制理論 以及狀態空間 下分析線性時不變系統 時,相當好用的工具,得名自Malo Hautus[ 1] ,最早出現在1968年的《Classical Control Theory》及1973年的《Hyperstability of Control Systems》中 [ 2] [ 3] ,現今在許多的控制教科書上可以看到此引理。
有許多有關引理的不同型式。
可控制性Hautus引理提到若給定一方陣
A
∈
M
n
(
ℜ
)
{\displaystyle \mathbf {A} \in M_{n}(\Re )}
及
B
∈
M
n
×
m
(
ℜ
)
{\displaystyle \mathbf {B} \in M_{n\times m}(\Re )}
,以下幾個式子等效:
(
A
,
B
)
{\displaystyle (\mathbf {A} ,\mathbf {B} )}
對具有可控制性
針對所有的
λ
∈
C
{\displaystyle \lambda \in \mathbb {C} }
,下式都成立
rank
[
λ
I
−
A
,
B
]
=
n
{\displaystyle \operatorname {rank} [\lambda \mathbf {I} -\mathbf {A} ,\mathbf {B} ]=n}
針對所有
A
{\displaystyle \mathbf {A} }
的特徵值
λ
∈
C
{\displaystyle \lambda \in \mathbb {C} }
,下式都成立
rank
[
λ
I
−
A
,
B
]
=
n
{\displaystyle \operatorname {rank} [\lambda \mathbf {I} -\mathbf {A} ,\mathbf {B} ]=n}
可穩定性Hautus引理提到若給定一方陣
A
∈
M
n
(
ℜ
)
{\displaystyle \mathbf {A} \in M_{n}(\Re )}
及
B
∈
M
n
×
m
(
ℜ
)
{\displaystyle \mathbf {B} \in M_{n\times m}(\Re )}
,以下幾個式子等效:
(
A
,
B
)
{\displaystyle (\mathbf {A} ,\mathbf {B} )}
對具有可穩定性
針對所有
A
{\displaystyle \mathbf {A} }
的特徵值
λ
∈
C
{\displaystyle \lambda \in \mathbb {C} }
,而且滿足
ℜ
(
λ
)
≥
0
{\displaystyle \Re (\lambda )\geq 0}
,下式都成立
rank
[
λ
I
−
A
,
B
]
=
n
{\displaystyle \operatorname {rank} [\lambda \mathbf {I} -\mathbf {A} ,\mathbf {B} ]=n}
可偵測性Hautus引理提到若給定一方陣
A
∈
M
n
(
ℜ
)
{\displaystyle \mathbf {A} \in M_{n}(\Re )}
及
C
∈
M
m
×
n
(
ℜ
)
{\displaystyle \mathbf {C} \in M_{m\times n}(\Re )}
,以下幾個式子等效:
(
A
,
C
)
{\displaystyle (\mathbf {A} ,\mathbf {C} )}
對具有可偵測性
針對所有
A
{\displaystyle \mathbf {A} }
的特徵值
λ
∈
C
{\displaystyle \lambda \in \mathbb {C} }
,而且滿足
ℜ
(
λ
)
≥
0
{\displaystyle \Re (\lambda )\geq 0}
,下式都成立
rank
[
λ
I
−
A
,
C
]
=
n
{\displaystyle \operatorname {rank} [\lambda \mathbf {I} -\mathbf {A} ,\mathbf {C} ]=n}
^ Malo Hautus . [2017-12-10 ] . (原始內容存檔 於2018-11-29).
^ Belevitch, V. Classical Control Theory. San Francisco: Holden–Day. 1968.
^ Popov, V. M. Hyperstability of Control Systems. Berlin: Springer-Verlag. 1973: 320.