新型雙穩(wěn)態(tài)電磁式能量捕獲裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn).pdf

1、環(huán)境中的振動(dòng)一般都會(huì)利用減震器等設(shè)備進(jìn)行消耗，如果能將振動(dòng)能量進(jìn)行收集用于發(fā)電或?yàn)樾⌒驮O(shè)備供電具有極大的運(yùn)用前景。鑒于振動(dòng)能量捕獲技術(shù)正在向著低頻、寬頻和高輸出特性的綜合方向發(fā)展。因此，本文設(shè)計(jì)一種能夠在低頻環(huán)境下工作的新型雙穩(wěn)態(tài)電磁式振動(dòng)能量捕獲裝置。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　將質(zhì)量—非線性彈簧—阻尼系統(tǒng)與雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)相結(jié)合，提出了附加非線性振子雙轉(zhuǎn)態(tài)電磁式振動(dòng)能量捕獲器，建立系統(tǒng)的力學(xué)模型及控制方程，利用諧波平衡法獲得了雙穩(wěn)態(tài)發(fā)電

2、振子處于高能軌道的解析解表達(dá)式，借助數(shù)值仿真研究了簡(jiǎn)諧激勵(lì)下質(zhì)量比和調(diào)頻比發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)的發(fā)電性能，并獲得了該系統(tǒng)發(fā)電性能最佳的參數(shù)配合范圍μ=[0.8-3]和?=[π/10-π/3]。
　　采用兩項(xiàng)式諧波平衡法，研究在較大激勵(lì)下超諧波響應(yīng)對(duì)非線性振動(dòng)系統(tǒng)的影響，獲得了系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下產(chǎn)生大幅運(yùn)動(dòng)的基諧波和超諧波響應(yīng)的解析解，同時(shí)利用MATLAB進(jìn)行數(shù)值仿真分析，獲得了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的最佳配置范圍，且當(dāng)外部激勵(lì)頻率處于低頻段時(shí)，系

3、統(tǒng)發(fā)電主要表現(xiàn)為超諧波發(fā)電，隨著激勵(lì)頻率的增大，系統(tǒng)發(fā)電主要呈現(xiàn)基諧波發(fā)電。
　　自行制作試驗(yàn)樣機(jī)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下，系統(tǒng)激勵(lì)頻率、激勵(lì)幅值、質(zhì)量比和調(diào)頻比對(duì)響應(yīng)特性的影響，證明了該裝置適合低頻激勵(lì)下發(fā)電，且?guī)捿^大；隨著激勵(lì)幅值的增大，系統(tǒng)具有較高的能量越過(guò)勢(shì)壘做大幅運(yùn)動(dòng)，輸出電壓較高；隨著調(diào)頻比和質(zhì)量比的增大，系統(tǒng)做大幅運(yùn)動(dòng)的幅值也在逐漸增大，輸出電壓逐漸增大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析相吻合。
　　上述工作，較為全面