The modeling framework of port-Hamiltonian descriptor systems and their use in numerical simulation and control are discussed. The structure is ideal for automated network-based modeling since it is invariant under power-conserving interconnection, congruence transformations, and Galerkin projection. Moreover, stability and passivity properties are easily shown. Condensed forms under orthogonal transformations present easy analysis tools for existence, uniqueness, regularity, and numerical methods to check these properties. After recalling the concepts for general linear and nonlinear descriptor systems, we demonstrate that many difficulties that arise in general descriptor systems can be easily overcome within the port-Hamiltonian framework. The properties of port-Hamiltonian descriptor systems are analyzed, time-discretization, and numerical linear algebra techniques are discussed. Structure-preserving regularization procedures for descriptor systems are presented to make them suitable for simulation and control. Model reduction techniques that preserve the structure and stabilization and optimal control techniques are discussed. The properties of port-Hamiltonian descriptor systems and their use in modeling simulation and control methods are illustrated with several examples from different physical domains. The survey concludes with open problems and research topics that deserve further attention.


翻译:讨论了港口-安密尔顿描述系统模型框架及其在数字模拟和控制中的使用。该结构对于基于网络的一般描述系统的概念是理想的,因为它在电源维护互连、一致转换和加列金投射下是无差别的。此外,也容易显示稳定性和被动性特性。正方形变形下的凝固形式为存在、独特性、规律性和数字性分析工具,以检查这些属性。在回顾一般线性和非线性描述系统的概念之后,我们表明一般描述系统产生的许多困难在港口-安密尔顿框架内很容易克服。对港口-安密尔顿描述系统的性质进行了分析、时间分解和数字线性代数技术的讨论。对描述系统的结构保留规范化程序作了介绍,使之适合模拟和控制。讨论了维护结构、稳定性和最佳控制技术的模型减少技术。港口描述系统描述系统特性及其在模拟和控制领域使用的情况,并用不同物理研究专题来解释这些方法,这些方法值得进一步研究。

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