Автоколебания систем —

Автоколебания, происходящие в системах накопительного типа, мы назвали разрывными колебаниями при этом, однако, следует подчеркнуть, что не всегда можно установить четкую границу между такими колебаниями и рассматривавшимися выше автоколебаниями систем осцилляторного типа. Разрывные колебания часто называют также релаксационными колебаниями ), но в нашей книге этот термин не используется, во-первых, потому, что он вообще представляется нам выбранным не слишком удачно, и, во-вторых, потому, что он может привести к недоразумениям, ибо физики вкладывают в понятие релаксации совершенно иной смысл. [c.136]

В данной главе излагаются начальные сведения о методе точечных отображений вводятся основные понятия и приемы исследования, которые позволяют изучать поведение фазовых траекторий в двумерном и трехмерном фазовом пространстве. На конкретных примерах простейших кусочно-линейных систем рассматриваются автоколебания, вынужденные и параметрические колебания, а также скользящие движения, возможные в этих системах. [c.70]

Если называть все колебания, происходящие при наличии притока энергии извне системы, вынужденными, то к ним принадлежат и автоколебания. От вынужденных колебаний, рассмотренных выше, автоколебания отличаются, прежде всего, тем, что они вызываются непериодической возмущающей силой. Точнее, следуя А. А. Андронову, можно охарактеризовать автоколебательную систему как такую, которая при непериодическом источнике энергии генерирует периодический колебательный процесс. [c.276]

Как уже отмечалось выше, устойчивые автоколебания возникают в нелинейных системах. Подводя итоги, отметим основные элементы автоколебательных систем типа часов ). [c.277]

Частные примеры автоколебаний рассмотрены ниже. Конечно, определить автоколебательную систему по этим элементам не всегда удается. Особо сложным и скрытым может оказаться механизм обратной связи ). [c.278]

Ввиду большой важности фазового условия (228.2), определяющего спектр генерируемого излучения, кратко остановимся на еще одной его интерпретации. Как известно, основной характеристикой колебательных систем (маятника, пружины, колебательного контура и т. д.) служат частоты их собственных колебаний. При некоторых условиях в таких системах можно возбудить незатухающие колебания (автоколебания), происходящие с собственными частотами исходной колебательной системы. Сказанное относится, например, к маятнику часов, ламповому генератору и т. п. Оптический резонатор также молено рассматривать как колебательную систему, и частоты, определяемые соотношением [c.798]

Если в автоколебательной системе потери энергии на трение малы по сравнению с общей энергией колебаний, то и энергия, необходимая для компенсации потерь, также мала. Поступающая в систему малыми порциями энергия компенсирует потери энергии, происходящие при колебаниях, но при этом очень мало изменяет ход всего процесса. Колебания происходят почти так, как если бы отсутствовали и потери энергии в системе, и поступление энергии в систему. В этом случае автоколебания по форме близки к гармоническим. Вместе с тем и период автоколебаний близок к периоду тех собственных колебаний, которые совершала бы система, если бы потери энергии не компенсировались. Если же потери на трение велики, а значит, велика И энергия, поступающая от источника, то автоколебания могут по форме заметно отличаться от гармонических, и их период может заметно отличаться от периода собственных колебаний. Поэтому, например, в хороших часах, в которых потери на трение малы, маятник совершает колебания, по форме почти не отличающиеся от гармонических и с частотой, почти точно совпадающей с частотой собственных колебаний маятника (этим и обеспечивается точность хода часов). В простых ходиках, в которых потери на трение велики, колебания маятника даже на глаз отличаются от гармонических, и период этих колебаний уже заметно отличен от периода свободных колебаний маятника. [c.603]

Схематически простейшую автоколебательную систему можно представить так, как на рис. 5.1. Если через /V обозначить запас колебательной энергии в системе, то в стационарном режиме автоколебаний изменение колебательной энергии за период по определению равно нулю, т. е. [c.186]

Проведенный выше анализ показывает, что под влиянием резонансной нагрузки автоколебательная система может в определенной области частот изменить свою частоту и амплитуду, вообще прекратить колебания (режим гашения) или попасть в режим скачкообразного изменения амплитуды и частоты. Поэтому при использовании резонансной нагрузки необходимо принимать меры для уменьшения ее обратного влияния на автоколебательную систему. Одним из примеров системы с резонансной нагрузкой является генератор, связанный с контуром волномера. Для правильного измерения генерируемой частоты необходимо, чтобы связь между контурами генератора и волномера была достаточно мала (режим отсоса энергии). Явления затягивания и гашений, наступающие при сильной связи, в этом случае снижают точность определения частоты. Однако явление затягивания может быть использовано для стабилизации частоты автоколебаний. Для этого в качестве дополнительного контура в систему включают контур с высокой добротностью. В радиодиапазоне обычно применяется кварцевый резонатор, а в диапазоне СВЧ — высокодобротный объемный резонатор. При малом 63 область затягивания увеличивается. В этой области значительные вариации парциальной частоты контура генератора сопровождаются малыми изменениями генерируемой частоты. На рис. 7.12 жирными линиями изображены области стабилизации частоты при затягивании. [c.277]

Автоколебания возникают в системе, находящейся под действием сил, не обладающих колебательными свойствами. Энергия, вызывающая колебания, передается от источника постоянного действия (с постоянным моментом, силой и т. п.), через специальное клапанное устройство, управляющее колебаниями за счет дозирования энергии. В свою очередь в системах с автоколебаниями имеется обратная связь, через которую колебательная система управляет этим устройством. Во многих случаях в механизмах и сооружениях, находящихся в автоколебательном движении, трудно четко выделить источник энергии, клапанное устройство, колебательную систему и обратную связь. В колебательной системе часов они видны четко источник энергии — пружинный или гиревой двигатель, клапанное устройство — якорь (анкер), связанный с маятником, являющимся колебательной системой, посредством которого маятник получает энергию для колебания и одновременно (за счет обратной связи) дозирует величину и время подачи импульсов энергии. В колебательной системе железнодорожного вагона, совершающего интенсивное раскачивание, крыла самолета, находящегося в изгибно-крутильных колебаниях с двумя степенями свободы (флаттер) они четко не видны. [c.97]

Энергетика автоколебаний. Установившиеся колебания мыслимы, если поступающая в систему и теряемая ею энергии равны друг другу. На рис. 17.98 изображена энергетическая диаграмма. Показаны кривые зависимости поступающей в систему (Э+) и теряемой ею (Э-) энергий. В окрестности точки О, относящейся к состоянию покоя системы, превалирует энергия, поступающая в систему над теряемой ею и, следовательно, система, находящаяся в покое, пребывает в неустойчивом состоянии. Малейшее отклонение системы из положения покоя сопровождается увеличением амплитуды. Это увеличение происходит до величины А, соответствующей равенству ординат кривых и Э-. В положении, определяемом абсциссой (амплитудой) А, система находится в устойчивом состоянии. Действительно, если увеличить А по сравнению с Л, то в системе потери энергии окажутся больше, чем поступления, и следствием этого явится уменьшение амплитуды до величины А. Если [c.227]

Если на автоколебательную систему с частотой автоколебаний (Оо действует внешнее возбуждение с частотой т, близкой к шо, то возможно установление колебаний с частотой о). Такое явление носит название захватывания автоколебательной системы. Необходимость наличия в автоколебательной системе нелинейного элемента можно истолковать и при помощи энергетических диаграмм. Действительно, если система линейна, то и и Э- пропорциональны квадрату амплитуды и, таким образом, графики этих функций представляют собой квадратные параболы. Имея в виду, что [c.228]

При исследовании автоколебательных систем характерны следующие задачи определение частот и размахов установившихся автоколебаний, исследование устойчивости последних, установление характера приближения к установившемуся режиму при рассмотрении переходных процессов. [c.229]

В другой работе [44] предложено вводить рассматриваемую систему в режим автоколебаний при помощи положительной обратной связи и оценивать запас устойчивости по величине этой связи. [c.17]

При анализе и синтезе подобных систем возникает необходимость учета влияния внешнего воздействия, носящего характер стационарной случайной функции. В частном случае, когда последняя представляет собой, например, медленно изменяющуюся функцию, нелинейные характеристики могут быть сглажены при помощи автоколебаний, а затем подвергнуты обычной линеаризации [1]. Поэтому при исследовании подобных систем может быть использована линейная теория случайных функций. В более общем случае решение рассматриваемой задачи целесообразно провести, основываясь на статистической линеаризации существенных нелинейностей [2]. В работах [1, 2] предполагается, что параметры нелинейных звеньев системы автоматического регулирования являются детерминированными величинами. [c.135]

При воздействии на автоколебательную систему с источником энергии параметрического возмущения в определенных условиях происходит захватывание частоты. Другими словами, возникает резонансное явление и частота автоколебаний синхронизируется частотой параметрического воздействия, однако лишь тогда, когда расстройка частот является достаточно малой. Если захватывание имеет место в случае, когда собственная частота автоколебаний [c.24]

Чтобы отличить автоколебательную систему без параметрического возмуш ения от автоколебательной системы с параметрическим возмуш,ением, первая называется свободной автоколебательной системой, а происходящие в ней колебания — свободными автоколебаниями или просто автоколебаниями. [c.25]

Изложены общие методы расчета нелинейных систем, содержащих звенья с кусочно-линейными характеристиками. Предложены новые методы расчета вынужденных колебаний и автоколебаний в нелинейных приводах. Подробно исследованы приводы с самотормозящимися механизмами, в том числе с механизмами нового типа, имеющими высокий к. п. д. [c.2]

Режимы незатухающих колебаний, характеризуемые определенными стационарными параметрами и свойственные нелинейным автономным системам, называются автоколебаниями, а системы, в которых они проявляются при определенных условиях, относятся к классу автоколебательных систем [3 72 84]. [c.257]

Значение упругих гироскопических систем с распределенными и сосредоточенными массами в современном машиностроении продолжает возрастать. Изучение их динамики во многих случаях приводит к рассмотрению систем квазилинейных дифференциальных уравнений в частных производных с квазилинейными краевыми условиями [1]. Б реальных объектах среди действующих сил всегда присутствуют также и диссипативные силы. Однако в большинстве случаев при исследовании колебаний упругих систем силы демпфирования учитывают только в зонах резонанса. Вне этих зон ими обычно пренебрегают. Исключение составляют враш ающиеся системы, где внутреннее трение может служить причиной потери устойчивости в закритической области [2] и привести к возбуждению автоколебаний 3]. [c.5]

Запишем величины соА, в виде (5) и подставим в (3). Приравнивая члены при одинаковых степенях ц, получим системы уравнений, из которых порождающая будет совпадать с (3) и содержать в себе величины ю / , г/ , , имеющие нормальное распределение. Рассмотрим в первую очередь порождающую систему-Осредняя (3) по множеству и имея в виду, что соА = Д, у = = г/ , = , получим уравнения для математических ожиданий амплитуды и фазы автоколебаний ротора [c.19]

Изучение автоколебаний при резании металлов производится в настоящее время во-первых, для того, чтобы успешно устранить это движение, а во-вторых, для того, чтобы использовать автоколебания при вибрационной обработке металлов. Для устранения автоколебаний, как следует из формулы (16), нужно либо ввести в систему силу сопротивления так, чтобы /г->Я (это достигается с помощью виброгасителей), либо подбирать режим резания так, чтобы а k . [c.97]

В этом направлении в достаточной степени разработаны методы нелинейных колебаний с малой нелинейностью. Разработаны также так называемые асимптотические методы, метод малого параметра, был. решен ряд задач по определению автоколебаний систем, исследованы комбинированные и внутренние резонансы и нестационарные процессы в системах с ком- бинированным резонансом. Для решения этих задач применялись также [c.397]

Для уменьшения автоколебаний повышают жесткость технологической системы СПИД, главным образом станков и режущего инструмента уменьшают массы колебательных систем, огобенно массу обрабатываемой заготовки применяют вибрегасители. Для гашения автоколебаний используют динамические, упругие, гидравлические и другие вибросистемы. [c.274]

Среди нелинейных систем особое место занимают автоколебательные системы. Термины автоколебания и автоколебательные системы предложены более 50 лет тому назад А. А. Андроновым. Явление автоколебаний проявляется в самых разнообразных формах, таких, как, например, свист телеграфных проводов, скрип открываемой двери, звучание человеческого голоса или смычковых и духовых музыкальных инструментов. Автоколебательными системами являются часы, ламповые генераторы электромагнитных колебаний, паровые машины и двигатели внутреннего сгорания, словом, все реальные системы, которые способны соверщать незатухающие колебания при отсутствии периодических воздействий извне. (Слово реальные здесь означает, что исключается идеализированный случай, когда система не обладает трением.) Характерные свойства автоколебательных систем обусловлены нелинейностью дифференциальных уравнений, которые описывают поведение таки с систем. Правые части этих дифференциальных уравнений обычно содержат нелинейные функции фазовых переменных л . На рис. 1.1 —1.4 приведены графики функций, которые отражают типовые нелинейности, встречающиеся при рассмотрении многих механических и электрических автоколебательных систем. Характеристика силы сухого (кулоновского) трения имеет вид, показанный на рис. 1.1, а, где у — относительная скорость трущихся [c.10]

Под сильно нелинейной с11стемой обычно понимают либо динамическую систему, не допускающую линеаризации в малом, либо систему, в которой проявляются нелинейные эффекты, не обнаруживаемые квазилинейной теорией. К таким системам относятся релейные системы автоматического регулирования, динамические системы с ударным взаимодействием, системы с люфтом и сухим трением и др. Одним из эффективных методов изучения динамики сильно нелинейных систем, поведение которых описывается дифференциальными уравнениями (4.1) с кусочно-гладкими правыми частями, является метод точечных отображений. Этот метод, зарождение которого связано с именем А. Пуанкаре и Дж. Биркгофа, был введен в теорию нелинейных колебаний А. А. Андроновым. Установив связь между автоколебаниями и предельными циклами А. Пуанкаре и опираясь на математический аппарат качественной теории дифференциальных уравнений, А. А. Андронов сущест-Еенно расширил возможности метода припасовывания и сформулировал принципы, которые легли в основу метода точечных отображений и позволили эффективно использовать этот метод при исследовании конкретных систем автоматического регулирования и радиотехники. С помощью метода точечных отображений оказалось возможным полностью решить ряд основных задач теории автоматическою регулирования и, в первую очередь, классическую задачу И. А. Вышнеградского о регуляторе прямого действия с сухим трением в чувствительном элементе [1, 2J. Была рас- [c.68]

Рабиновичи. М., Автоколебания распределенных систем, Изв. вузов 17, № 4 (1974). [c.383]

Рассмотренные нами типы колебаний представляют собой различные случаи собственных колебаний сплошных систем. Вследствие наличия трения эти колебания всегда будут затухающими, В сплоптых системах, также как и в системе с одной степенью свободы, можно создать условия, при которых те или иные из норма.льных ко-л( баний системы поддерживаются за счет постороннего источника энергии. Из этого источника колеблющаяся система пополняет потери энергии. В этом случае мы получим автоколебания в сплошной системе. Типич <ым примером таких автоколебаний является возбуждение струны смычком. Потери энергии пополняются за счет ряботы силы трения, действующей между смычком и струной. В рояле и в щипковых музыкальных инструментах (балала11кя, гитара) происходят затухающие собственные колебания струны. В смычковых инструментах (скрипка, виолончель) происходят автоколебания, т. е. незатухающие колебания. Этим, главным образом, и объясняется различие в звучании щипковых и смычковых инструментов. [c.657]

Дж. В. Стрэтт (лорд Рэлей, 1842—1919) в своем труде Теория звука впервые изложил расчеты ряда колебательных процессов с последовательным учетом нелинейных свойств колебательных систем. В современной теории колебаний используются также математические методы, развитые А. Пуанкаре (1854—1912) в его работах по небесной механике нашли применение и исследования А. М. Ляпунова (1857—1918) по устойчивости движений и методы расчета колебательных движений, развитые А. Н. Крыловым (1863—1945). Очень большое значение для формирования теории колебаний имели основополагаюш,ие работы Ван дер Поля (1889—1959) по колебаниям в некоторых нелинейных системах и общие исследования колебательных процессов в нелинейных системах, проведенные А. А. Андроновым (1901 —1952), развившим учение о самоподдерживающихся колебательных процессах, названных им автоколебаниями. Этот термин в настоящее время является общепринятым. [c.10]

Из физических определений известно, что если система является автоколебательной, то в ней должен существовать стационарный колебательный процесс, который на фазовой плоскости соответствует замкнутой фазовой траектории, так как автоколебательную систему можно рассматривать как квазиконсервативную. Если автоколебания в системе устойчивы, то и замкнутая фазовая траектория также должна быть устойчива, т. е. к ней должны сходиться все фазовые траектории в близкой ее окрестности. Подобные предельные фазовые траектории называют предельными циклами. [c.197]

Если амплитуда автоколебаний стала меньше а , то это означает, что в системе появилось отрицательное сопротивление, и, следовательно, происходит увеличение колебательной энергии до тех пор, пока амплитуда снова не станет равной а . Таким образом, оставаясь в пределах линейного участка падающей вольт-амперной характеристики релаксационных систем, можно осущест- [c.214]

Рассмотренные фрикционные колебания также являются автоколебаниями, так как они поддерживаются поступлением энергии от неколебательного источника — плоскости, движущейся с постоянной скоростью Vo. Энергия, доставляемая этим источником в систему, равна работе сил трения. Регулирование поступления энергии в зависимости от движения системы выражается изменением силы трения, которая при отсутствии движения равна нулю, а во время движения или изменяется от Рщ до Рт (скачок силы трения), или же изменяется в зависимости от относительной скорости Z—Vo. [c.111]

Метод точечных отображений до сих пор не удается сколь-либо эффективно применять к системам, порядок которых выше трех. Это привлекло внимание и силы к решению более частных задач при этом центральной стала проблема определения периодических решений автоколебаний — в автономных системах и вынужденных колебаний в полосе захватывания — в системах, подверженных внешним периодическим воздействиям. Был предложен частотный метод, позволяющий точно в форме полных (без пренебрежения гармониками) рядов Фурье определять периодические движения релейных систем и их устойчивость по отношению к малым возмущениям. Первоначально казалось, что метод этот принципиально пригоден лишь в тех случаях, когда нелинейная характеристика состоит из кусков горизонтальных прямых, и поэтому форма выходных колебаний нелинейного элемента может быть заранее нредоиределена с точностью до неизвестных времен движения по отдельным участкам нелинейной характеристики. Однако позже было показано, что это не так, и был разработан метод определения периодических решений в форме полных рядов Фурье, пригодный для системы, содержащей нелинейные элементы, характеристики которых состоят из кусков двух произвольных прямых. Это последнее ограничение через некоторое время было снято, и таким образом указанная серия работ была завершена разработкой общего метода точного (без пренебрежения гармониками) оиределения периодических движений в системах, содержащих нелинейный элемент с произвольной кусочно-линейной характеристикой. [c.268]

Ниже, основываясь на изложенном ранее [1], будут выявлены теоретико-вероятностные показатели амплитуды автоколебаний в условиях, когда параметр нелинейного звена системы приобретает случайный характер. В работе [3] показано, что последнее имеет место для целого ряда сущест-ъенных нелинейностей, параметры которых представляют собой различного рода производственные погрешности. Тогда при рассмотрении единичного экземпляра системы подобные погрешности являются систематическими. При рассмотрении же множества однотипных систем, что соответствует их массовому (серийному) изготовлению по одному конструкторскому и технологическому проекту, производственные погрешности становятся случайными величинами или случайными функциями, ограниченными соответствующими допусками или техническими условиями. [c.135]

В работах [1—3] проводились исследования автоколебательной системы с ограниченным возбуждением и неременным параметром при условии, что параметрическое воздействие зависит от свойств источника энергии, поддерживающего автоколебания, т. е. система яв [яется автономной. Автоколебательная система с источником энергии и параметрическим возмущением, явно зависящим от времени (неавтономная система), рассматривалась в работе [4], которая посвящена теоретическому анализу указанной системы. Сравнение результатов, подученных для автономной и неавтономной систем, позволило установить их общие и отличительные характеристики, специфические особенности, выявить ряд интересных эффектов, присущих таким системам. [c.24]

Наибольшее влияние силы демпфирования оказывают на частоты собственных колебаний высших порядков [2]. Роторы многих современных высокоскоростных турбомашин, таких, например, как энергетические турбоагрегаты, улътрацентрифуги и некоторые другие, представляют собой гибкие гироскопические системы с рабочими режимами за 3—6-й критической скоростью. Как показывают теоретические исследования и опыты, такие системы принадлежат к так называемым автовращательным, т. е. потенциально самовозбуждающимся. Для них, по понятным причинам, изучение колебаний не может выполняться без учета сил внутреннего и внешнего трения. Только в этом случае возможно исследование вынужденных колебаний таких систем от неуравновешенности и возникающих одновременно с ними автоколебаний, а также условий, когда они сменяют друг друга. Это нозволя- [c.5]

Исследование механизма на завершающем этапе создания технологического оборудования представлено на рис. 4.1. В диагностике для различных видов оборудования применяются математические модели разных типов. Чаще всего в соответствии с поставленными задачами используются модели, отражающие структуру исследуемых механизмов и взаимосвязь его параметров. Как правило, это системы дифференциальных уравнений, иногда сводимые к системам алгебраических уравнений. Рассматривается динамика переходных (для механизмов периодического действия) и установившихся процессов (например, виброхарактеристики автоколебания). При динамических испытаниях модели применяют в качестве имитаторов входных воздействий и ответных реакций для изучаемых на стендах устройств. По мере усложнения систем возрастает роль стохастических методов. Так, для исследования Г АП получили развитие имитационные модели, созданные ранее для систем массового обслуживания. Обзор ряда других диагностических моделей содержится в [7]. [c.49]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...