Розроблено нові нелінійні математичні моделі із складними граничними умовами, що описують складні неперервно-дискретні системи, а також узагальнюють дискретні та неперервні системи. Значну увагу приділено наближеному аналітичному методу аналізу складних нелінійно-дискретних систем, який базується на припущенні, що дисипативні фактори різної фізичної природи є пропорційними спільному малому параметру. Обгрунтовано методику застосування чисельного методу нормальних фундаментальних систем розв'язків з метою аналізу зазначених систем. Для складних неперервно-дискретних систем транспортних трубопроводів та керованих машинних агрегатів уперше у вигляді нерівностей одержано умови самозбудження автоколивань, що дозволяють знайти частоти, на яких можуть виникати автоколивання, а також отримано аналітичні формули для визначення амплітуд автоколивань. Проаналізовано кількісні характеристики впливу різних параметрів даних систем транспортних трубопроводів та керованих машинних агрегатів на частоти та амплітуди виникаючих у них автоколивальних процесів. Розроблено методи оптимізації складних систем, що дозволяють зменшити негативний вплив автоколивальних процесів на їх функціонування та синтезувати нові динамічні об'єкти з підвищеною надійністю.

  Скачати повний текст

Побудовано рівноважні криві дволанкового маятника з урахуванням фізичної нелінійності всіх пружних елементів, які можуть мати жорсткі та м'які характеристики. Проаналізовано топологічні властивості подвійного маятника як динамічної системи у різних областях простору параметрів. Установлено біфуркації народження в області асимптотичної стійкості вертикального стану рівноваги двох межових циклів - стійкого та нестійкого, вивчено їх еволюцію за умов зміни модуля слідкуючої сили. Класифіковано можливі механізми втрати стійкості станів рівноваги подвійного маятника, зумовлені: зіткненням з іншим станом рівноваги у разі зміни кутового ексцентриситету слідкуючої сили; біфуркацією трикратної рівноваги (біфуркації виделки); стягуванням нестійкого межового циклу, який "сідає" на даний стан рівноваги, руйнуючи його стійкість. Вказано область притягування стійкого стану рівноваги, який відповідає початку координат фазового простору, описано її еволюцію за умов зміни модуля слідкуючої сили для фіксованих значень "неістотних" параметрів.

  Скачати повний текст

Побудовано многовиди станів рівноваги, проаналізовано фазові потоки та досліджено стійкість вертикальних і невертикальних положень рівноваги перевернутого подвійного математичного маятника з в'язкопружними шарнірами та пружно закріпленим кінцем верхньої ланки маятника. Вивчено еволюцію стаціонарних станів маятника у разі зміни суттєвих параметрів (кутового ексцентриситету та модулю слідкуючої сили, параметра її орієнтації, жорсткості пружного закріплення верхнього кінця), яка призводить до зміни топологічної структури фазового простору маятника. Показано, що за умов плавної зміни кутового ексцентриситету можливі стрибкоподібні переходи від одного стійкого стану рівноваги до іншого (катастрофи). Вказано області асимптотичної стійкості, флаттерної та дивергентної нестійкостей вертикального стану рівноваги.

  Скачати повний текст

Досліджено стійкість вертикальних і невертикальних положень рівноваги одинарного та подвійного перевернених математичних маятників під дією слідкувальної сили. За різних значень параметрів одинарного маятника побудовано криві рівноважних станів. Показано, що у разі плавної зміни кутового або лінійного ексцентриситетів слідкувальної сили можливі стрибкоподібні переходи від одного стійкого стану рівноваги до іншого (катастрофи). Досліджено еволюцію динамічної поведінки переверненого математичного маятника у разі варіювання параметра орієнтації слідкувальної сили. Встановлено вплив однотипних і мішаних характеристик пружних елементів одноланкового перевернутого математичного маятника на криву рівноважних станів. За мішаних характеристик пружних елементів дволанкового маятника одержано неперервну залежність (у графічному вигляді) кутів відхилення маятника від кутового ексцентриситету слідкувальної сили. Показано, що мішані характеристики подвійного маятника збільшують максимальну кількість біфуркаційних точок до семи. Побудовано фазові портрети одинарного та подвійного математичного маятників, які цілком підтверджують одержані результати.

  Скачати повний текст

Розглянуто задачу про вимушені коливання ідеальної нестислової рідини, що частково заповнює абсолютно твердий циліндр, розбитий на два та чотири секторальні відсіки. Базуючись на варіаційному формулюванні задачі, побудовано скінченновимірні нелінійні математичні моделі, що описують рух рідини в околі основного резонансу. За методом Бубнова - Гальоркіна побудовано перодичні розв'язки системи нелінійних звичайних диференціальних рівнянь, що описують рух рідини в рухомій циліндричній порожнині з перегородками, яка здійснює поступальні рухи за періодичним законом. З використанням рівнянь першого наближення описано основні фізичні явища та проведено аналіз стійкості одержаних періодичних розв'язків. Побудовано амплітудно-частотні характеристики коливань вільної поверхні рідини в околі основного резонансу. Визначено форму вільної поверхні та основні характеристики силової взаємодії тіла з рідиною. Досліджено поведінку вузлової лінії. Проведено кількісне та якісне порівняння теоретичних результатів з експериментальними даними.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Одержано систему алгебричних рівнянь, які визначають взаємозв'язок лінійних поперечних і кутових координат осьового контуру на вході в сусідні дзеркала резонатора лазерного гіроскопа (ЛГ). Одержано формули для розрахунку лінійного поперечного відхилення осьового контуру від номінальної осі резонатора ЛГ у відліковій площині, розташованій на заданій відстані від дзеркала, або плоскопаралельної пластини. Визначено співвідношення для розрахунку зміщень центра світлової плями гауссова пучка на вхідних і вихідних поверхнях плоскопаралельних пластин у резонаторі ЛГ, а також на поверхнях дзеркал резонатора. Одержано формули для розрахунку складових оптичних довжин плечей резонатора ЛГ на всіх ділянках прямолінійного поширення світла та співвідношення стосовно оптичних довжин плечей резонатора ЛГ. Запропоновано вирази для розрахунку оптичного периметра осьового контуру резонатора ЛГ. Відзначено, що з використанням результатів дослідження визначено вимоги щодо технологічних допусків на виготовлення моноблока ЛГ, обчислено геометричні масшабні множини і орієнтацію осі чутливості неідеально виконаного ЛГ, розроблено математичну модель зони синхронізації зустрічних хвиль ЛГ з рівнодобротним резонатором за умов точної настройки на центр лінії випромінювання та збалансованості струмів у плечах розряду. Модель враховує члени четвертого порядку малості за коефіцієнтами зв'язку і дає змогу обчислити координати на осі кутових швидкостей відповідно до лівої та правої меж зони синхронізації, координату її центра та напівширину.

  Скачати повний текст

Досліджено умови існування двох лінійних інваріантних співвідношень у трьох задачах динаміки твердого тіла з нерухомою точкою. В задачі про рух тіла в полі потенційних і гіроскопічних сил показано, що в розглянутих випадках інваріантне різноманіття рівнянь руху цілком визначено потенційною та гіроскопічною функціями в класі багаточленів до другого порядку. В задачі, яка описується диференціальним рівняннями Кірхгофа, два лінійні інваріантні співвідношення досліджено повністю. Розглянуто всі випадки існування даних інваріантних співвідношень. У задачі про рух твердого тіла в магнітному полі з урахуванням ефекту Барнетта - Лондона вивчено два лінійні інваріантні співвідношення спеціального виду. У даних задачах отримано нові випадки інтегрування диференціальних рівнянь, що виражаються еліптичними функціями часу. Розглянуто властивості рухомого та нерухомого годографів в одному з зазначених частинних розв'язків, що характеризується дробово-лінійною формою інваріантного співвідношення.

  Скачати повний текст

Доведено теореми про необхідні та достатні умови існування рівномірних обертань, маятникових рухів і регулярних прецесій гіростата з нерухомою точкою, знайдено та проаналізовано умови допустимості заданого моменту. Показано, що маятникові рухи гіростата зі змінним гіростатичним моментом можуть відбуватися навколо горизонтальної, вертикальної та похилої осі. Вивчено умови існування рівномірних обертань навколо похилої осі та для гіростата зі змінним напрямком гіростатичного моменту. Показано, що за умов Гріолі гіростат зі змінним гіростатичним моментом може здійснювати регулярну прецесію тільки відносно вертикалі.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено дослідженню складних багатоелементних механічних систем, рух яких описується сингулярно збуреними рівняннями. Розкриті нові властивості механічних систем, що містять елементи, масо-інерційні характеристики яких істотно відрізняються. Отримані нові форми зображення рівнянь Лагранжа і Гіббса-Аппеля, умови неперервної залежності розв'язків сингулярно збурених рівнянь руху від малих масо-інерційних характеристик, умови існування й єдності розв'язків сингулярних рівнянь руху. Запропоновано підхід до керування сингулярними механічними системами і досліджено питання стійкості при такому керуванні. Отримані результати можуть бути використані як аналітичний апарат при дослідженні динаміки складних багатоелементних механічних систем, зокрема, великих протяжних і просторово розвинутих космічних конструкцій.

  Скачати повний текст

Вивчено вплив початкових збурень і збурень конструктивних параметрів на стаціонарні рухи синхронного гіроскопа у кардановому підвісі, установленого на нерухомій основі у полі сили ваги за наявності вертикальної зовнішньої осі підвісу. Рівняння руху такої системи допускають перший інтеграл, що виражає збереження проекції її кінетичного моменту на зовнішню вісь підвісу. З використанням першого методу Ляпунова одержано (у вигляді двох нерівностей) достатню умову стійкості стаціонарних рухів. За допомогою другого методу Ляпунова доведено, що для більшості конструкцій синхронних рухів є наявність мінімуму зведеної потенційної енергії за зовнішнім кардановим кутом. Установлено, що якщо виконані обидві нерівності, знайдені з використанням першого методу Ляпунова, то за малої динамічної несиметрії ротора наявний режим псевдорегулярної прецесії, який є накладанням періодичних коливань на стаціонарний рух, близький до незбуреного. Такий режим є асимптотично стійким за відповідного йому значення сталої інтеграла й аналітично залежить від малого параметра.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена створенню математичної моделі пружного об'єкту на основі системи твердих тіл, з'єднаних пружними шарнірами; обгрунтуванню адекватності цій моделі стержневої моделі і дослідженню робочих режимів об'єкту з урахуванням їх несиметрії. Отримано нелінійні рівняння чотирьох скінченномірних моделей. Визначено значення жорсткості пружного шарніру, яке забезпечує збіг рівнянь руху скінченномірних систем при необмеженому збільшенні числа тіл в них з рівняннями малих коливань пружних стержнів. Доведено збіжність розв'язків рівнянь руху дискретних моделей до розв'язку відповідних неперервних граничних задач. Розроблено ефективний алгоритм визначення резонансних частот, в околі яких стаціонарні рухи об'єктів з малою несиметрією нестійкі.

  Скачати повний текст

Досліджено вимушені нелінійні коливання, що виникають на вільній поверхні ідеальної нестисливої рідини, яка частково заповнює твердий циліндричний бак, що здійснює гармонічні у часі коливання в околі найнижчої частоти власних коливань рідини. Запропоновано підхід комп'ютерної реалізації варіаційного методу Майлса - Луковського за спеціально сформульованими гіпотезами теорії п'ятого порядку малості. Одержано нову математичну модель у вигляді одинадцяти нелінійних звичайних диференціальних рівнянь другого порядку, що описує вільні та вимушені коливання рідини в резервуарі у формі прямого кругового циліндра. Числові значення коефіцієнтів цих рівнянь знайдено у широкому діапазоні геометричних параметрів резервуару та подано у вигляді окремих таблиць. На базі одержаної моделі в околі основного резонансу побудовано усталені періодичні рухи рідини, досліджено їх стійкість, визначено сили заємодії тіла та рідини. Проведено порівняльний аналіз одержаних результатів з аналогічними результатами за теорією третього порядку малості й експериментальними даними. Розглянуто межі застосованості теорії третього порядку малості.

  Скачати повний текст

Досліджено точні розв'язки класичної задачі про рух твердого тіла навколо нерухової точки, описано поведінку збурених траєкторій у малому околі періодичних розв'язків, знайдених В.О.Стєкловим, Д.Н.Горячевим. С.О.Чаплигіним, Н.Ковалевським, Дж.Гріолі, А.Й.Докшевичем, Б.І.Коносевичем і Є.В.Поздняковичем. Побудовано біфуркаційні діаграми та знайдено критичні значення інтегральних сталих. Визначено топологічні типи тривимірних інтегральних багатовидів, яким належать відомі точні розв'язки системи Ейлера - Пуассона. Для семи сімей відомих точних періодичних розв'язків обчислено показники Ляпунова та вилучено області параметрів, у яких ці розв'язки нестійкі. Одержано точні значення показників Ляпунова для межових і вироджених випадків, що належать до регулярних прецесій, маятникових коливань і рівномірних обертань. Досліджено фазові портрети динамічної системи у малому околі точних розв'язків.

  Скачати повний текст

Досліджено питання стійкості та поводження розв'язків неавтономних механічних систем - як систем загального вигляду, так і певних систем сполучених твердих тіл з пружними шарнірами. Розглянуто проблему впливу дисипативних сил з неповною дисипацією на стійкість руху консервативних систем. Доведено теореми про оцінку розв'язків неавтономної динамічної системи загального вигляду з застосуванням ідей прямого методу Ляпунова. Знайдено достатні умови еквіасимптотичної стійкості нульового розв'язку даної системи. Одержано умови асимптотичної стійкості та нестійкості для неавтономної системи другого порядку в критичному випадку подвійного нульового кореня з двома групами розв'язків. Для лінійних періодичних за часом систем з малою правою частиною запропоновано ефективний алгоритм асимптотичного зображення розв'язків і побудови показникової матриці. Результати наукового дослідження використано під час вивчення питань стійкості руху механічних систем з обертально-коливними рухами у випадку малої амплітуди та великої частоти відносного коливного руху. Визначено вплив дисипативних сил з неповною дисипацією на стійкість положення відносної рівноваги консервативної механічної системи загального вигляду. Доведено теореми, що є подальшим розвитком класичних результатів Томсона - Тейта - Четаєва - Сальвадорі у випадку часткової дисипації енергії. Досліджено питання стійкості руху вагомого симетричного гіроскопа з пружно закріпленим ротором. Встановлено, що вільні коливання ротора в площині, перпендикулярній до вісі обертання, можуть позитивно впливати на стабілізацію руху носія.

  Скачати повний текст

Розглянуто задачу побудови функції Ляпунова зі знаковизначеною похідною для систем, які задовольняють на умови теореми Барбашина-Красовського. Наведено вид такої функції, досліджено можливі варіанти структури множини нулів похідної функції Ляпунова. Розглянуто оцінки, які відповідають поліноміальним і максимальним функціям Ляпунова. Побудовано оцінки області притягання для рівнянь Дуффінга, Ван дер Поля та системи Лоткі-Вольтерра. Досліджено задачу про рух твердого тіла з нерухомою точкою за неповної дисипації енергії. Проведено моделювання поведінки системи під час значних початкових збуреннях і надано класифікацію характеру можливих фазових траєкторій.

  Скачати повний текст

Проаналізовано умови існування інваріантних співвідношень у трьох задачах динаміки твердого тіла з нерухомою точкою. У першій задачі про рух тіла у полі потенційних і гіроскопічних сил, що описуються диференційними рівняннями Д.Гріолі - М.П.Харламова, розв'язано пряму та зворотну задачі дослідження умов існування у рівняннях руху одного інваріантного співвідношення. У другій - про рух твердого тіла у силовому полі, яке є суперпозицією електричного, магнітного та ньютонівського полів, розглянуто умови існування у диференційних рівнянях Г.Кірхгофа трьох інваріантних співвідношень спеціального виду. Одержано один новий розв'язок диференційних рівнянь руху. У третій задачі про рух тіла у магнітному полі з урахуванням ефекту Бернетта - Лондона визначено умови існування поліноміальних розв'язків класу Стеклова - Горячева - Ковалевського. Знайдено три нових частинних розв'язки задачі. У диференційних рівняннях задачі III. Досліджено умови існування трьох інваріантних співвідношень спеціального виду, наведено новий розв'язок рівнянь руху.

  Скачати повний текст

Досліджено параметричну стійкість нелінійних неточних автономних систем, які характеризуються наявністю рухомого стану рівноваги. Запропоновано новий підхід до знаходження області в просторі параметрів, для значень яких існує стан рівноваги розглянутої системи. Одержано достатні умови параметричної асимптотичної стійкості нелінінйих неточних автономних систем, які не потребують знаходження змінного стану рівноваги. Одержано достатні умови глобальної параметричної квадратичної стабілізованості й абсолютної параметричної стійкості систем Лур'є. На підставі запропонованих підходів досліджено задачу про рух системи матеріальних точок зі змінними зв'язками.

  Скачати повний текст

Здійснено побудову та використання під час розв'язання задач стійкості руху функцій Ляпунова для лінійних та істотно нелінійних систем з квазіперіодичними коефіцієнтами, а також лінійних періодичних систем. Наведено розв'язок задач на стійкість стаціонарних рухів математичного маятника, що взаємодіє з пружною струною, і регулярних сигналів синхронної генерації лазерів.

  Скачати повний текст