振幅,而当|x|>1时正阻尼有助于减小振幅,所以预期会有极限环而且确实得到了极限环。 令 则上式可以用两个一阶微分方程来代替,记为式(1): 显然,原点是一个平衡点。为了了解这个平衡点的性质,列出下面线性化系统的系数矩阵 它导致特征方程 有根 当μ>2时根λ1与λ2都是正实数,所以原点是不稳定结点。另一方面,当μ<2时根λ1与λ2是具有正实部的共轭复数,所以这个原点是不稳定焦点。不管怎么样,原点是不稳定平衡点,而在它邻域内开始的任何运动趋向于离开这个邻域而达到极限环。 为得到轨迹的方程,把式(1)的第二式除以第一式,结果有 要求得上式的一个封闭解是不可能的。 轨线可以用某种图解方法来求得,例如用等倾线法,或者用计算机摸拟。图3给出了对μ=0.2和μ=1.0的值用计算机摸拟求得的极限环。 图3 van der Pol方程仿真结果 从图3显然可见极限环的形状决定于参数μ。事实上,当μ→0极限环趋于一个圆。因为所有轨迹不论从外面或从里面都趋近于极限环,所以这极限环是稳定的。 注意到,当μ<0时得到的是一个不稳定极限环,而这个极限环是轨道不稳定的;当μ>0时则是轨道渐近稳定的。 可见,一个稳定的极限环包围一个不稳定平衡点,而一个不稳定极 2/3 首页上一页123下一页尾页 |