Seisundimuutuja

Seisundimuutuja on süsteemi seisundit kirjeldav muutujate kogum, mille väärtus kindlal ajal määrab või piirab süsteemi edasist käitumist. Seisund on tavaliselt minimaalne teabekogum, mille põhjal saab süsteemi tulevikku ennustada, kui on teada süsteemi dünaamika ja väljakujunenud sisendid. Seisundimuutujad moodustavad mudeli “olekuruumi” ning nende väärtused kirjeldavad, kus ja kuidas süsteem parajasti on.

State-space mudelites kasutatakse pideva või diskreetse aja korral vastavalt järgmist sõnastust: pideva aja korral dx/dt = f(x,u,t) ja y = g(x,u,t); diskreetse aja korral x[k+1] = f(x[k], u[k], t) ning y[k] = g(x[k], u[k], t). Siin on x olekuvektor, mis koondab kõik vajalikud seisundimuutujad, u sisendite vektor ja y väljundite vektor. Seisundimuutujad võivad olla näiteks sõiduki positsioon ja kiirus opereerivas mehhanismis, või elektrilise ringi kondensaatori pinge ja induktori vool.

Näiteid: mehaanilises süsteemis mass–vedru–damm võib anda kaks seisundimuutujat: positsioon ja kiirus; elektrilises ringis võivad seisundimuutujad olla kondensaatori pinge ja induktori vool. Seisundimuutujad on mudeli aluseks ning nende abil on võimalik analüüsida kontrollitavust, jälgitavust ja teha olekueksestimeerimist (nt Kalman-filtrid).

Seisundimuutujad on põhielemendid dünaamilistes süsteemides ja nende õige identifitseerimine on korraliku modelleerimise ja juhtimise eelduseks.