打印

非线性振荡器(二阶非线性常微分方程)的初值问题和稳态问题

[复制链接]
2076|16
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
跳转到指定楼层
楼主
HWM|  楼主 | 2019-1-21 20:26 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
振荡器的本质是个非线性系统,对于弱非线性振荡器其可以产生近似正弦波的周期信号,而对于强非线性振荡器则其所产生的周期信号与正弦波差异很大(含丰富的谐波成分)。

由于振荡器的这种非线性本质,使得其分析和综合设计相对于通常的线性系统来说要复杂的多。对于振荡器的分析,其实就是解相应的非线性常微分方程。非线性方程一般而言没有初等函数解,所以想要定性或定量分析必然用到一系列的近似计算和分析方法。求解非线性常微分方程,可以用数值求解方法,但数值方法不会给出解得分析结果。为了能够得到非线性方程解的分析结果(特别是某些分析特性),产生了一系列的近似求解分析方法。下面给出一些常用的方法,其中包括初值问题稳态问题的求解。

使用特权

评论回复

相关帖子

沙发
HWM|  楼主 | 2019-1-21 20:27 | 只看该作者
先看初值问题的求解

所谓初值问题,就是求解满足初始条件的一个特定解。下面是弱非线性方程的初值问题。

使用特权

评论回复
板凳
HWM|  楼主 | 2019-1-21 20:28 | 只看该作者
初值问题

95EEF53A-5875-465E-87F2-88DB0581CD1B.png (17.48 KB )

95EEF53A-5875-465E-87F2-88DB0581CD1B.png

使用特权

评论回复
地板
HWM|  楼主 | 2019-1-21 20:29 | 只看该作者
弱非线性方程的初值问题有很多求解方法,下面先看直接摄动法

使用特权

评论回复
5
HWM|  楼主 | 2019-1-21 20:30 | 只看该作者
直接摄动法

50158A55-3B26-403E-A157-8826CB4F18CB.png (39.37 KB )

50158A55-3B26-403E-A157-8826CB4F18CB.png

使用特权

评论回复
6
HWM|  楼主 | 2019-1-21 20:32 | 只看该作者
摄动法(也称微扰法)是在已知一个简单问题解的基础上采用简单问题附近的“小参数”修正逐步趋近于相关实际问题(复杂问题)。摄动法的这种逐步趋近未必总是如愿,其可能会发散而不收敛。针对这种可能出现的奇异情形,发展出了若干种改进方法,下面给出其中之一。

使用特权

评论回复
7
HWM|  楼主 | 2019-1-21 20:33 | 只看该作者
改进的方法

A1693DD2-61CB-422D-969F-1B1631C9FD21.png (47.17 KB )

A1693DD2-61CB-422D-969F-1B1631C9FD21.png

使用特权

评论回复
8
HWM|  楼主 | 2019-1-21 20:35 | 只看该作者
正弦波振荡器(弱非线性系统)通常主要关注其频率幅度相位,下面给出一个相关的方法——平均法

所谓平均法,就是求解出正弦波振荡器的平均幅度平均相位随时间的变化过程。

使用特权

评论回复
9
HWM|  楼主 | 2019-1-21 20:37 | 只看该作者
平均法

4B415A01-D8A8-4342-A2DF-5647E697C05E.png (40.01 KB )

4B415A01-D8A8-4342-A2DF-5647E697C05E.png

使用特权

评论回复
10
HWM|  楼主 | 2019-1-21 20:38 | 只看该作者
初值问题是含瞬态的问题,若不考虑瞬态仅求解稳态则就是个稳态问题。下面先看谐波平衡法

使用特权

评论回复
11
HWM|  楼主 | 2019-1-21 20:41 | 只看该作者
谐波平衡法

49984367-93A5-4F86-ADF8-5A6559AA432F.png (49.46 KB )

49984367-93A5-4F86-ADF8-5A6559AA432F.png

使用特权

评论回复
12
HWM|  楼主 | 2019-1-21 20:43 | 只看该作者
谐波平衡法虽然只适用于求解稳态问题,但其却没有弱非线性的限制。下面给出一个类似的稳态问题求解方法——描述函数法,这也可以看成是基波平衡法。

使用特权

评论回复
13
HWM|  楼主 | 2019-1-21 22:06 | 只看该作者
描述函数法

09C6D81E-B7CC-45AA-B31B-961870AC28F6.png (203.03 KB )

09C6D81E-B7CC-45AA-B31B-961870AC28F6.png

使用特权

评论回复
14
^Colin^| | 2019-1-22 10:55 | 只看该作者
谢谢分享,虽然数学公式看不懂

使用特权

评论回复
15
mcufz| | 2019-3-13 09:31 | 只看该作者
学习学习..........

使用特权

评论回复
16
yuanzhoulu| | 2019-12-24 08:16 | 只看该作者
看不懂,数学不够。但是感觉这些方法不够用,太理想化了,实际比这要复杂。

使用特权

评论回复
17
ClimberAzure| | 2020-2-11 10:17 | 只看该作者

学习学习!!!!!!!!!!!!

使用特权

评论回复
发新帖
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

HWM

1230

主题

20953

帖子

150

粉丝