Self-sustained Oscillations and Limit Cycles in Rayleigh System with Cubic Return Force

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

An oscillatory system with an excitation mechanism as in a Rayleigh oscillator, but with a nonlinear (cubic) returning force, is investigated. Using the accelerated convergence method and the continuation procedure for the parameter, limit cycles are constructed and the amplitudes and periods of self-oscillations are calculated. This is done for a wide range of feedback coefficient values, in which this coefficient is not asymptotically small or large. The proposed iterative procedure allows to achieve the specified accuracy of calculations. The analysis of the features of the limit cycle caused by an increase in the self-excitation coefficient is carried out. The results obtained are compared with the self-oscillations of a classical Rayleigh oscillator with a linear returning force.

About the authors

S. A. Kumakshev

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics RAS

Author for correspondence.
Email: kumak@ipmnet.ru
Russia, Moscow

References

  1. Kharkevich A.A. Self-Induced Vibrations. Moscow: Gostekhizdat, 1953. 171 p. (in Russian)
  2. Andronov A.A., Vitt A.A., Khaikin S.E. Theory of Oscillations. Moscow: Fizmatgiz, 1959. 915 p. (in Russian)
  3. Lefschetz S. Differential Equations: Geometric Theory. N.Y.: Wiley, 1957. 390 p.
  4. Bogoliubov N.N., Mitropolsky Y.A. Asymptotic Methods in the Theory of Nonlinear Oscillations. Мoscow: Nauka, 1958. 462 p.
  5. Blaquiere A. Nonlinear System Analysis. N.Y.: Acad. Press, 1966. 408 pp.
  6. Zhuravlev V.F., Klimov D.M. Applied Methods in the Vibration Theory. Мoscow: Nayka, 1988. 326 p. (in Russian)
  7. Mishchenko E.F., Rozov N.Kh. Differential Equations with Small Parameters and Relaxation Oscillations. N. Y.: Plenum Press, 1980. 228 p.
  8. Volosov V.M., Morgunov B.I. Method of Averaging in the Theory of Nonlinear Oscillatory Systems. Moscow: Izd-vo MGU, 1971. 507 p. (in Russian)
  9. Akulenko L.D. Asymptotic Methods of Optimal Control. Moscow: Nauka, 1987. 365 p. (in Russian)
  10. Malkin I.G. Some Problems of the Theory of Nonlinear Oscillations. Moscow: Gostekhizdat, 1956. 491 p. (in Russian)
  11. Dorodnicyn A.A. Asymptotic solution of Van Der Pol’s equation // PMM, 1947, vol. 11, no. 3, pp. 313–328.
  12. Cartwright M.L. Van der Pol’s equation for relaxation oscillations // Contribut. to Theory Nonlin. Oscill. Ann. Math. Studies, 1952, no. 29, pp. 3–18.
  13. Krogdahl W.S. Numerical solutions of the Van der Pol equation // Z. Angew. Math. Phys., 1960, vol. 2, no. 1, pp. 59–63.
  14. Urabe M. Numerical study of periodic solutions of van der Pol’s equation. // in: Tr. Mezhdunarod. Simpoz. Nelinejnym Kolebaniyam, Mezhdunarod. Soyuz. Teor. Prikl. Mekh., Kiev, 1961, 1963, no. 2, pp. 367–375.
  15. Akulenko L.D., Korovina L.I., Nesterov S.V. Self-induced vibrations in an essentially nonlinear system // Mech. Solids, 2002, vol. 37, no. 3, pp. 36–41.
  16. Akulenko L.D., Kumakshev S.A., Nesterov S.V. Effective numerical-analytical solution of isoperimetric variational problems of mechanics by an accelerated convergence method // JAMM, 2002, vol. 66, no. 5, pp. 693–708.
  17. Akulenko L.D., Korovina L.I., Kumakshev S.A., Nesterov S.V. Self-sustained oscillations of Rayleigh and Van der Pol oscillators with moderately large feedback factors // JAMM, 2004, vol. 68, no. 2, pp. 241–248.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (49KB)
3.

Download (141KB)

Copyright (c) 2023 С.А. Кумакшев

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».