【摘要】：近年來,研究壓電能量采集技術(shù)回收環(huán)境中的振動能為傳感器網(wǎng)絡(luò)和無線電設(shè)備供電成為熱點之一。振動能廣泛存在于許多實際工程應(yīng)用中,且存在由共振或霍普夫分岔引起的有害振動。因此,研究壓電能量采集器在應(yīng)用上與吸振器相結(jié)合,進行振動控制和能量采集具有重要的意義。目前對壓電能量采集器的研究大都處于優(yōu)化其采集能力上,較少將其應(yīng)用于吸振上。本文基于吸振裝置分別研究了兩種壓電能量采集器,一種為自參數(shù)壓電能量采集器,其是基于非線性“飽和”原理和1:2內(nèi)共振設(shè)計的。另一種為基于動力吸振器設(shè)計的梭形壓電能量采集器�；贖amilton原理和Gauss定理,分別建立了這兩種壓電能量采集器的分布參數(shù)模型。對于自參數(shù)壓電能量采集器的數(shù)學模型,通過諧波平衡法和多尺度法對原控制方程進行解耦并得到了近似解析解。為完成振動控制和能量采集雙功能的協(xié)同研究,從解析解角度給出了自參數(shù)壓電能量采集器控制主結(jié)構(gòu)位移最小的優(yōu)化條件,而從數(shù)值解角度發(fā)現(xiàn)了通過調(diào)節(jié)負載電阻和端部質(zhì)量來實現(xiàn)梭形壓電能量采集器的雙功能優(yōu)化。通過研究這兩種壓電能量采集器在恒定激勵頻率和幅值下的性能,發(fā)現(xiàn)了它們不僅能有效控制主結(jié)構(gòu)在共振區(qū)的振動,而且次結(jié)構(gòu)并未受主結(jié)構(gòu)直接影響而降低能量采集效果。通過對自參數(shù)壓電能量采集器的數(shù)值解研究,發(fā)現(xiàn)其存在分岔現(xiàn)象。系統(tǒng)從穩(wěn)定區(qū)域到不穩(wěn)定區(qū)域會經(jīng)歷周期運動、準周期運動和混沌運動。對于主結(jié)構(gòu)振動的控制會在系統(tǒng)處于不穩(wěn)定區(qū)域時失效。最后,設(shè)計并制作了自參數(shù)壓電能量采集器實驗裝置,通過實驗,驗證了系統(tǒng)中存在的1:2內(nèi)共振現(xiàn)象。實驗結(jié)果中的采集功率與理論結(jié)果對比良好,從而驗證了理論模型。基于梭形壓電能量采集器理論模型,在有限元軟件中建立仿真模型并進行了動力學特性分析和多物理場耦合分析。通過理論結(jié)果和仿真結(jié)果的對比,驗證了梭形壓電能量采集器的理論模型。
【圖文】：

圖 2-2 振動能、太陽能和一般化學電池功能隨使用年限對比在實際工作中，共振可能會引起儀器的損壞，因此減少振動也是一項要的工作[7]。當?shù)卣鸷筒ɡ肆硪u時，且當它的主頻率接近建筑物固有頻時，諸如大樓，海上鉆井平臺和塔架之類的結(jié)構(gòu)會發(fā)生大幅度振蕩。當由普夫分叉引起的舞動時，，大跨度橋或覆冰輸電線的振蕩會變得相當嚴重。

圖 2-3 雙晶片懸臂梁式壓電能量采集器懸臂梁式壓電能量采集器的幾何形狀也極大地影響其振動能量轉(zhuǎn)化。學者們對懸臂梁式結(jié)構(gòu)的幾何形狀也做了一定的研究。Amat 等[18]相同的電阻和壓電材料面積相比下，三角形懸臂梁式壓電能量采集器率和能量轉(zhuǎn)換效率要優(yōu)于矩形懸臂梁。Erturk 等[19]提出一種 L 型梁式
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM619

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 許曉敏;;電能量采集終端故障處理對策分析[J];電子世界;2019年06期

2 付瑤;;廠站電能量采集終端故障分析及解決方法[J];中國高新技術(shù)企業(yè);2017年02期

3 屈敢為;;電能量采集數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用[J];綠色環(huán)保建材;2017年02期

4 王冰;向洋田;;廠站電能量采集終端運維與故障解決對策[J];低碳世界;2017年29期

5 秦志沁;;分析廠站電能量采集終端運維與故障處理[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2017年29期

6 李德恒;;淺析廠站電能量采集終端運維與故障處理[J];機電信息;2015年33期

7 溫笑冬;安文;田媛娣;;電能量采集終端故障排查及處理[J];通訊世界;2015年04期

8 劉韶華;王耀鑫;張勇;謝旭;劉文松;;變電站電能量采集終端技術(shù)規(guī)范解讀[J];智能電網(wǎng);2015年07期

9 吳利青;徐德輝;熊斌;;微型熱電能量采集器的研究進展[J];半導(dǎo)體技術(shù);2015年10期

10 白勇智;胡迪軍;;變電站電能量采集裝置應(yīng)用分析[J];湖南電力;2014年03期

相關(guān)會議論文 前8條

1 馬海昆;周艷平;姚朝;康賢軍;;電能量采集系統(tǒng)運行維護探討[A];2012年云南電力技術(shù)論壇論文集（文摘部分）[C];2012年

2 朱曄;;對電能量采集與計費系統(tǒng)的探討[A];2007云南電力技術(shù)論壇論文集[C];2007年

3 姜文安;陳立群;;非線性隨機振動型壓電能量采集器的攝動法[A];第十四屆全國非線性振動暨第十一屆全國非線性動力學和運動穩(wěn)定性學術(shù)會議摘要集與會議議程[C];2013年

4 周艷平;;DF6201電能量采集終端專線通道調(diào)試的注意事項[A];2009年云南電力技術(shù)論壇論文集（文摘部分）[C];2009年

5 張旭方;邱鵬來;;基于板結(jié)構(gòu)的撓電能量采集研究[A];2018年全國固體力學學術(shù)會議摘要集（下）[C];2018年

6 郭小鶴;韓青秀;馬曉琴;;圖形化軟件功能在青海用電信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];2012電力行業(yè)信息化年會論文集[C];2012年

7 張晶;林航;張磊;;電能信息采集與監(jiān)控平臺的探討[A];2007中國電機工程學會電力系統(tǒng)自動化專委會供用電管理自動化學科組（分專委會）二屆三次會議論文集[C];2007年

8 李照陽;;電工儀器儀表在節(jié)能減排中的作用[A];第十屆中國科協(xié)年會論文集（二）[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前6條

1 王曉玲 姚孝強 臨汾供電分公司電能計量中心;淺談客戶電能量采集終端現(xiàn)場異常的處理[N];科學導(dǎo)報;2010年

2 通訊員 王斌;江蘇規(guī)范變電站電能量采集工作[N];中國電力報;2006年

3 李建國　寇慧;濟源供電公司電能量采集工程進入全面實施階段[N];國家電網(wǎng)報;2011年

4 胡鈴;班組減負就是解放生產(chǎn)力[N];國家電網(wǎng)報;2014年

5 王長興;為了綠色的夢想[N];華東電力報;2007年

6 任飛;江都 查閱電網(wǎng)數(shù)據(jù)足不出戶[N];中國電力報;2007年

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 方華斌;基于MEMS技術(shù)的壓電能量采集器研究[D];上海交通大學;2007年

2 姜文安;振動能量非線性采集器的解析、數(shù)值和實驗研究[D];上海大學;2016年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 鄒雅健;基于吸振裝置的壓電能量采集器雙功能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2019年

2 李桂苗;基于鍵合技術(shù)的低頻高性能壓電能量采集器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與實驗研究[D];上海交通大學;2018年

3 金標;多自由度寬頻能量采集器設(shè)計與研究[D];安徽工程大學;2019年

4 雷鴻;壓電能量采集器能量采集與振動抑制雙目標設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

5 謝高楊;面向水電站傳感器的壓電MEMS能量采集器研究[D];南昌工程學院;2019年

6 王姣姣;變截面懸臂梁動力學研究及其在壓電能量采集器中的應(yīng)用[D];北京工業(yè)大學;2018年

7 夏艷平;ZnO基柔性壓電振動能置采集器的制備及性能優(yōu)化[D];安徽大學;2018年

8 姚明磊;多副梁微型壓電能量采集器的研究[D];大連理工大學;2014年

9 楊曜;電能量采集與能效分析系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D];上海交通大學;2014年

10 陳雷;兗礦集團電能量采集管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2010年

本文編號：2617567