Теория колебаний. Аверина Л.И - 43 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

43
...)qqqqq(
C
1
)q(U
5
4
4
3
3
2
2
1
o
C
+α+α+α+α+=
...qqqqq
5
4
4
3
3
2
2
1
>α>α>α>α>
Введем обозначения:
oooo
2
o
/ ;t ;L/Rd ;LC/1
ωω=ηω=τω==ω
и запишем уравнение в новой форме.
ητ=+α+α+α+α++
τ
+
τ
2cos'E..)qqqq1(q
d
dq
d
d
qd
4
4
3
3
2
21
2
2
Будем искать решение в форме
]2cos[B)(yq
ψ
+ητ+τ=
и соберем уравнения для первой и второй гармоник раздельно.
2-я гармоника:
ητ=ψ+ητ++ψ+ητ
τ
+ψ+ητ
τ
2cos'E)2cos(B...)1()2cos(B
d
d
d)2cos(B
d
d
2
2
Очевидно, что
второй член мал
по сравнению с первым и слагаемые в
скобках тоже
малы
.
Мы их не стали даже выписывать для экономии места.
Поэтому в нулевом приближении мы получаем для второй гармоники сле-
дующее уравнение
ητ=ψ+ητ+ψ+ητ
τ
2cos'E)2cos(B)2cos(B
d
d
2
2
Теперь легко найти решение
0 );41/('EB
2
ψη
Запишем уравнение для первой гармоники
0...])y2cosB(1[y
d
dy
d
d
yd
1
2
2
=++ητα++
τ
+
τ
Отбросим члены второго порядка малости и
α
1*
y в скобках как малый,
который не влияет в первом приближении (об этом мы скажем ниже). Теперь
мы имеем классическое уравнение параметрических колебаний. Следует, од-
нако, учесть, что форма напряжения на емкости будет равна сумме двух на-
пряжений: напряжения с частотой внешнего воздействия и напряжение па-
раметрических колебаний.
0)2cosB1(y
d
dy
d
d
yd
1
2
2
=ητα++
τ
+
τ
Таким образом, нелинейное уравнение нам удалось свести к парамет-
рическому при малых амплитудах внешнего воздействия.
Здесь необходимо обратить внимание на следующую закономерность.
Анализ показывает, что четные члены в аппроксимации
...)qqqqq(
C
1
)q(U
5
4
4
3
3
2
2
1
o
C
+α+α+α+α+=
(коэффициенты 1,
α
2
,
α
4
,…,
α
2n
, ..) не оказывают существенного влияния
на возникновение параметрических колебаний. Однако они могут сущест-
венно исказить классическую форму резонансной кривой колебательного
                                        43

                         1
                U C (q) = (q +α1q 2 +α 2q 3 +α3q 4 +α 4 q 5 +...)
                         Co
                       q >α1q 2 >α 2 q 3 >α3q 4 >α 4q 5 >...
Введем обозначения:
                 ωo2 =1 / LCo ; d =R / ωo L; τ =ωo t;        η =ω/ ωo
и запишем уравнение в новой форме.
           d 2q      dq
              2
                 + d      +q(1 +α1q +α 2 q 2 +α3q 3 +α 4q 4 +..) =E' cos 2ητ
           dτ        dτ
       Будем искать решение в форме
                                    q =y(τ) +B cos[2ητ +ψ ]
и соберем уравнения для первой и второй гармоник раздельно.
       2-я гармоника:
     2
   d                          d
       B cos( 2 ητ + ψ  ) +d    B cos(2ητ +ψ ) +(1 +...)B cos(2ητ +ψ ) =E ' cos 2ητ
  dτ2                        dτ
       Очевидно, что второй член мал по сравнению с первым и слагаемые в
скобках тоже малы. Мы их не стали даже выписывать для экономии места.
Поэтому в нулевом приближении мы получаем для второй гармоники сле-
дующее уравнение
                    d2
                      2
                        B cos(2ητ +ψ ) +B cos(2ητ +ψ ) =E ' cos 2ητ
                   dτ
Теперь легко найти решение             B ≈E ' /(1 −4η2 );   ψ ≈0
Запишем уравнение для первой гармоники
                     d2y       dy
                         2
                           +d     +y[1 +α1 (B cos 2ητ +y) +...] =0
                     dτ        dτ
       Отбросим члены второго порядка малости и α1*y в скобках как малый,
который не влияет в первом приближении (об этом мы скажем ниже). Теперь
мы имеем классическое уравнение параметрических колебаний. Следует, од-
нако, учесть, что форма напряжения на емкости будет равна сумме двух на-
пряжений: напряжения с частотой внешнего воздействия и напряжение па-
раметрических колебаний.
                           d2y      dy
                                + d    +y(1 +α1B cos 2ητ) =0
                           dτ2      dτ
       Таким образом, нелинейное уравнение нам удалось свести к парамет-
рическому при малых амплитудах внешнего воздействия.
       Здесь необходимо обратить внимание на следующую закономерность.
Анализ показывает, что четные члены в аппроксимации
                              1
                  U C (q) = (q +α1q 2 +α 2q 3 +α3q 4 +α 4 q 5 +...)
                             Co
(коэффициенты 1, α2 ,α4 , ,α2n , ..) не оказывают существенного влияния
на возникновение параметрических колебаний. Однако они могут сущест-
венно исказить классическую форму резонансной кривой колебательного