1、為了保障電力供應(yīng)系統(tǒng)的連續(xù)供給，發(fā)電設(shè)備和供電設(shè)備都需要具有遠(yuǎn)程監(jiān)測、故障診斷與故障恢復(fù)能力。但是這些電力設(shè)備的特點(diǎn)是數(shù)量多、分布廣、工作環(huán)境惡劣，使得用于監(jiān)測電力設(shè)備的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)難以獲得可靠、持久、穩(wěn)定的電源?；趬弘娦?yīng)的雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)能夠?qū)h(huán)境中的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能，可以為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)等低功耗的電子設(shè)備無限、持續(xù)地供電，有效解決了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在惡劣環(huán)境中電力供給難題。本文以提高雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)在不同激

2、勵(lì)環(huán)境下的發(fā)電能力為口標(biāo)，采用理論建模、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的研究方法，對(duì)雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究。主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　(1)基于單自由度雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電結(jié)構(gòu)的機(jī)電耦合模型研究。建立雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的集總參數(shù)機(jī)電耦合模型，通過引入模型修正因子，降低了懸臂梁分布質(zhì)量引起的集總參數(shù)模型誤差。基于懸臂梁在大撓度變形時(shí)應(yīng)變與位移的非線性，提出改進(jìn)的計(jì)算雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)模型參數(shù)的方法，降低了系統(tǒng)剛

3、度系數(shù)、阻尼系數(shù)、機(jī)電耦合系數(shù)非線性變化引起的模型誤差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的模型參數(shù)計(jì)算方法提高了電壓的計(jì)算精度。
　　(2)基于系統(tǒng)的機(jī)電耦合模型，研究了雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性和發(fā)電特性。對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究結(jié)果表明:當(dāng)激勵(lì)頻率由小到大變化時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)先后經(jīng)歷小幅周期運(yùn)動(dòng)、大幅周期運(yùn)動(dòng)、倍周期運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)，最后又回到小幅周期運(yùn)動(dòng);當(dāng)激勵(lì)幅值由小到大變化時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)先后經(jīng)歷小幅周期運(yùn)

4、動(dòng)、大幅周期運(yùn)動(dòng)、混沌運(yùn)動(dòng)、倍周期運(yùn)動(dòng)，最后又到混沌運(yùn)動(dòng)。對(duì)系統(tǒng)發(fā)電特性研究結(jié)果表明:大幅周期運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下系統(tǒng)輸出的開路電壓能夠滿足能量管理電路對(duì)輸入電壓的要求，且大幅周期運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值最大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，同樣的負(fù)載條件下，大幅周期運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)的輸出功率最大。
　　(3)基于系統(tǒng)幅值閾值設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，開展對(duì)雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)幅值閾值優(yōu)化研究。分析雙穩(wěn)態(tài)振動(dòng)系統(tǒng)幅值閾值求

5、解方法，推導(dǎo)計(jì)算雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)幅值閾值的表達(dá)式。研究激勵(lì)頻率、磁間距、懸臂梁幾何參數(shù)等因素對(duì)雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)幅值閾值的影響規(guī)律，提出雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)幅值閾值的優(yōu)化方法，并對(duì)優(yōu)化效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　(4)提出二自由度雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，通過增加彈性裝置，放大作用于懸臂梁上的激勵(lì)振幅?；诙杂啥入p穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)新結(jié)構(gòu)，構(gòu)建其系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)二自由度雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性和發(fā)電特