Eigenwertanalyse - Stabilität von Fahrrädern

manuel459 · Anmeldungsdatum: 11.10.2016 Beiträge: 263

Hallo an alle,

mich verwirrt da etwas. Zunächst möchte ich aber sagen, dass ich mit der Mathematik im Hinblick auf Stabilitätsanalysen noch nie in Berührung gekommen bin.

Es geht um folgende Veröffentlichung: https://www.researchgate.net/publication/239293889_Linearized_dynamics_equations_for_the_balance_and_steer_of_a_bicycle_A_benchmark_and_review

Dort wird die Stabilität des Fahrrades untersucht. Zuerst betrachtet man die linearisierte Bewegungsgleichung in Matrixform. Eine gewöhnliche Differentialgleichung zweiter Ordnung mit konstanten Koeffizienten. (In nicht-Matrixform wären das 2 gekoppelte lineare gewöhnliche DGL zweiter Ordnung mit konstanten Koeffizienten) Die Unbekannte ist ein Vektor, in dem der Kippwinkel des Fahrrades und der Einlenkwinkel stehen. (Seite 1968).

Durch einen Exponentialansatz (e^kx) für diese Unbekannte erhält man dann ein charakteristisches Polynom, dessen Nullstellen k dann die Eigenwerte sind.

Derselbe Vorgang wird hier

http://ruina.tam.cornell.edu/research/topics/bicycle_mechanics/JBike6_web_folder/JBhelp.htm#_Toc148410718 (Eigenvalues, Definition, Interpretation bzw. Linearized equations of motion - matrix form) erklärt - jedoch so, dass ich keinen Zusammenhang erkennen kann.

Ich verstehe einerseits nicht, wieso man einen Ansatz braucht, um die Eigenwerte zu bestimmen und auch nicht, was das mit meinem Verständnis von Eigenwerten aus der linearen Algebra (Ax=kx) zu tun hat.

Intuitiv stelle ich mir vor, dass man die gesamte Bewegungsgleichung als Matrix schreibt und diese die Unbekannte irgendwie abbildet - und zwar so, dass sich die Ableitung der Unbekannten nicht ändert.

Hat jemand Erfahrung bei solchen Themen und könnte mir qualitativ erklären, warum in den beiden Links so vorgegangen wird?

Vielen Dank!

index_razor · Anmeldungsdatum: 14.08.2014 Beiträge: 3259

manuel459 · Anmeldungsdatum: 11.10.2016 Beiträge: 263

Sehr elegant! Vielen Dank für die präzise Antwort!

lG