附加线性振子双稳态电磁式振动能量捕获器的动力学特性研究

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随着人们对环境和能源越来越多的关注,从周围环境振动中捕获能量已成为目前研究的热点。由于机械振动能具有相对高的能量密度,普遍存在,并且不会产生污染而被科学家们广泛关注。其中电磁式振动能量捕获器因体积小、发电量大、无需驱动电源、可用于各种恶劣的环境中而较具优势。  本文围绕附加线性振子双稳态电磁式振动能量捕获器的动力学特性进行研究,主要工作有:对附加线性振子双稳态电磁式振动能量捕获系统建立了集中参数模型,得到简谐激励下的动力学方程,并且利用罗斯一霍维兹判据分析系统发生双稳态时平衡点的稳定性,通过数值仿真分析了系统在激励频率和振幅变化下的响应特性,仿真结果表明随着频率与振幅的变化,双稳态振子可以从小幅运动变为大幅运动,且振子发生大幅运动时,系统产生的功率大于振子小幅运动时系统所产生的功率;用数值仿真的方法研究了随机激励(高斯白噪声和有色噪声)下附加线性振子的双稳态电磁式振动能量捕获器的动力学特性,首先分别得到高斯白噪声和有色噪声信号,然后将这两种信号作为激振源,分别分析了噪声强度、系统质量比和频率比对幅值特性的影响,并对仿真结果做出了比对,仿真结果表明在高斯白噪声和有色噪声激励下,随着噪声强度和质量比的变化,系统响应结果相似,随着频率比的变化,响应结果会有所不同。
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