Автоколебания, блок-схемы, примеры

Автоколеба́ния — незатухающие колебания в диссипативной динамической системе с нелинейной обратной связью, поддерживающиеся за счёт энергии постоянного, то есть непериодического внешнего воздействия. Воздействие может быть периодическим, например вибрации, и при этом в системе будут возникать автоколебания со своей частотой, отличной от частоты вибраций. В частности, это может происходить благодаря осреднённым вибрационным явлениям, например в случае средних течений, возбуждаемых в вязких пограничных слоях жидкости (слои Стокса, механизм Шлихтинга). Так это происходит при автоколебаниях границы раздела двух жидкостей в осциллирующей системе. Автоколебания отличаются от вынужденных колебаний тем, что последние вызваны периодическим внешним воздействием и происходят с частотой этого воздействия, в то время как возникновение автоколебаний и их частота определяются внутренними свойствами самой автоколебательной системы.

Примерами автоколебаний могут служить:

• незатухающие колебания маятника часов за счёт постоянного действия тяжести заводной гири;
• колебания скрипичной струны под воздействием равномерно движущегося смычка
• возникновение переменного тока в цепях мультивибратора и в других электронных генераторах при постоянном напряжении питания;
• колебание воздушного столба в трубе орга́на, при равномерной подаче воздуха в неё. (см. также Стоячая волна)
• вращательные колебания латунной часовой шестерёнки со стальной осью, подвешенной к магниту и закрученной (опыт Гамазкова) (кинетическая энергия колеса, как в униполярном генераторе преобразуется в потенциальную энергию электрического поля, потенциальная энергия электрического поля, как в униполярном двигателе, преобразуется в кинетическую энергию колеса и т.д.)

Блок-схема:

На схеме: S — источник постоянного (непериодического) воздействия; R — нелинейный регулятор, преобразующий постоянное воздействие в переменное (например, в прерывистое во времени), которое и «раскачивает» колеблющийся элемент (элементы) системы V, а колебания через обратную связь B управляют работой регулятора R, задавая фазу и частоту его действия. Диссипация (рассеивание энергии) в автоколебательной системе восстанавливается за счёт поступления в неё энергии из источника постоянного воздействия, благодаря чему автоколебания не затухают.