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state-space-linearization

Linearizing nonlinear dynamics around operating points for control design.

Quellinformationen

Repository
benchflow-ai/skillsbench
Letzte Quellaktivität
21. Januar 2026 um 00:00
Erkannte Sprache von SKILL.md
Englisch
Sterne
1.837
Forks
371

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Quellanweisungen · Schreibgeschützte Vorschau
name
state-space-linearization
description
Linearizing nonlinear dynamics around operating points for control design.
# State-Space Linearization ## Jacobian Computation For nonlinear dynamics dx/dt = f(x, u), linearize around (x_ref, u_ref): ``` A = ∂f/∂x |_{x_ref} (n×n matrix) B = ∂f/∂u |_{x_ref} (n×m matrix) ``` ## Discretization For discrete-time control with timestep dt: **Euler method** (simple, first-order accurate): ```python A_d = I + dt * A_c B_d = dt * B_c ``` **Matrix exponential** (exact for LTI): ```python A_d = expm(A_c * dt) B_d = inv(A_c) @ (A_d - I) @ B_c ``` ## For R2R Systems The Jacobian depends on current tensions and velocities. Key partial derivatives: ```python ∂(dT_i/dt)/∂T_i = -v_i / L ∂(dT_i/dt)/∂v_i = EA/L - T_i/L ∂(dv_i/dt)/∂T_i = -R²/J ∂(dv_i/dt)/∂u_i = R/J ``` ## Tips - Linearize around the reference operating point - Update linearization if operating point changes significantly - Check stability via eigenvalue analysis
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