Критерий Гурвица
Гурвиц предложил другой критерий устойчивости. Из коэффициентов характеристического уравнения строится определитель Гурвица 
по алгоритму:
1) по главной диагонали слева направо выставляются все коэффициенты характеристического уравнения от a1 до an;
2) от каждого элемента диагонали вверх и вниз достраиваются столбцы определителя так, чтобы индексы убывали сверху вниз;
На место коэффициентов с индексами меньше нуля или больше n ставятся нули.
Критерий Гурвица: для того, чтобы САУ была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы все n диагональных миноров определителя Гурвица были положительны. Эти миноры называются определителями Гурвица.
Рассмотрим примеры применения критерия Гурвица:
1) n = 1 => уравнение динамики: a0p + a1 = 0. Определитель Гурвица: = 1 = a1 > 0 при a0 > 0, то есть условиие устойчивости: a0 > 0, a1 > 0;
2) n = 2 => уравнение динамики: a0p2 + a1p + a2 = 0. Определители Гурвица: 1 = a1 > 0, D2 = a1a2 - a0a3 = a1a2 > 0, так как a3 = 0, то есть условие устойчивости: a0 > 0, a1 > 0, a2 > 0;
3) n = 3 => уравнение динамики: a0p3 + a1p2 + a2p + a3 = 0. Определители Гурвица: 1 = a1 > 0, 2 = a1a2 - a0a3 > 0, 3 = a3 2 > 0, условие устойчивости: a0 > 0, a1 > 0, a2 > 0, a3 > 0, a1a2 - a0a3 > 0;
Таким образом при n 
2 положительность коэффициентов характеристического уравнения является необходимым и достаточным условием устойчивости САУ.
При n > 2 появляются дополнительные условия.
Критерий Гурвица применяют при n 4. При больших порядках возрастает число определителей и процесс становится трудоемким. Имеется ряд модификаций данного критерия, расширяющие его возможности.
Недостаток критерия Гурвица - малая наглядность.
Достоинство - удобен для реализации на ЭВМ. Его часто используют для определения влияния одного из параметров САУ на ее устойчивость. Так равенство нулю главного определителя n = an n-1 = 0 говорит о том, что система находится на границе устойчивости. При этом либо an = 0 - при выполнении остальных условий система находится на границе апериодической устойчивости, либо предпоследний минор n-1 = 0 - при положительности всех остальных миноров система находится на границе колебательной устойчивости. Параметры САУ определяют значения коэффициентов уравнения динамики, следовательно изменение любого параметра Ki влияет на значение определителя n-1. Исследуя это влияние можно найти, при каком значении Ki определитель n-1 станет равен нулю, а потом - отрицательным Это и будет предельное значение исследуемого параметра, после которого система становится неустойчивой.
Пример 2 Оценить по критерию Гурвица устойчивость системы
().
Характеристическое уравнение D(s) = s3 + 2s2 + 3s + 4 = 0.
Проверяем необходимое условие – все коэффициенты характеристического уравнения положительны, что можно кратко записать
как «условие ai > 0 выполняется».
Проверяем достаточное условие по определителю Гурвица
Оба диагональных минора положительны. Так как необходимое и достаточное условия выполняются, система устойчива.
Вопросы
- Что такое критерии устойчивости?
- Сформулируйте необходимое условие устойчивости САУ.
- Сформулируйте критерий Рауса.
- Сформулируйте критерий Гурвица.
- В чем достоинства и недостатки алгебраических критериев устойчивости?