振り子型自励振動子群に発生する自己同期現象のメカニズムの解明

阐明摆式自激振荡器中发生的自同步现象的机制

基本信息

批准号：
15760155
负责人：
盆子原康博
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は,昨年度に引き続いて,振り子状の台に2台のメトロノーム(自励振動子)が固定された全体結合振動子系に発生する自己同期現象について実験と解析の両面から検討を行った.まず,両振動子の固定台上での自励振動数(非線形固有振動数)と台の固有振動数との大小関係が自己同期解の存在領域に与える影響について調べた.その結果,振動子間の位相差が同位相となる安定同期解は同期振動数が台の固有振動数よりも大きい領域に存在し,位相差が逆位相となる安定同期解は同期振動数が台の固有振動数よりも小さい領域に存在した.また,どちらの解も同期振動数が振動子の非線形固有振動数の平均値に近い値となり,台の固有振動数に近いほど解の存在領域が広く現れた.これは,台の共振点付近では振動子間の相互作用の影響が大きくなり同期が起こりやすくなるためであり,発生する同期パターンも共振点前後の振動モードに依存していると考えられる.次に,局所結合振動子系のモデルとして,DCモータによって回転するおもりを搭載した二つのブロック(質点)をばねで連結した実験装置を製作した.この装置では,モータに印加する電圧に応じて両モータが同期回転する現象が発生する.全体結合振動子系の場合と同様に,両モータの回転数と質点ばね系の固有振動数との大小関係が自己同期解の存在領域に与える影響について調べた,その結果,モータ間の位相差が同位相となる安定同期解は同期振動数が質点ばね系の固有振動数よりも大きい領域に存在し,位相差が逆位相となる安定同期解は同期振動数が質点ばね系の固有振動数よりも小さい領域に存在した.このように,安定同期解の存在領域や同期パターンに系のモード特性が関与している点は2つのモデルで共通しており,自己同期現象の本質の一つであるといえる.

今年，继去年之后，我们从实验和分析的角度研究了全耦合振荡器系统中发生的自同步现象，其中两个节拍器（自激振荡器）固定在钟摆形平台上。首先，两个振荡器的刚度为研究了固定工作台上的自激频率（非线性固有频率）与工作台固有频率之间的大小关系对自同步解存在区域的影响，结果发现，相位振荡器之间的差异是相同的，成为相位的稳定同步解决方案具有固定在基础上的同步频率。在同步频率大于振荡频率且相位差反相且同步频率小于平台固有频率的区域中存在稳定的同步解。并且，对于两种解，同步频率接近为子级非线性固有频率的平均值。工作台的固有频率越接近固有频率，解存在的区域就越宽。这是因为在工作台的谐振点附近，振荡器之间相互作用的影响增大，更容易同步发生的同步模式也在谐振点之前。这被认为取决于后来的振动模式。接下来，作为局部耦合振荡器系统的模型，我们构建了一个实验装置，其中两个块（质点）通过弹簧连接，每个块（质点）承载着由直流电机旋转的重量.这身衣服在这种情况下，会出现两个电机根据施加到电机上的电压同步旋转的现象。与全局耦合振荡器系统的情况一样，两个电机的转速与质量的固有频率之间的大小关系spring系统给出了自同步解的存在域我们研究了效果，发现在同步频率大于质量弹簧系统的固有频率的区域中存在电机之间相位差相同的稳定同步解，并且存在相位差相同的稳定同步解。电机之间的差异是相反的相位，解决方案是同步频率是质点弹簧系统。两个模型的共同点是，系统的模态特征都涉及稳定同步解存在的区域和同步模式，而自同步现象可以说是本质之一。