磁致伸缩振动发电机在传统电力供电网不能直接提供电能的无线传感、嵌入式、微机电等小功率电子设备供电中具有广泛的应用前景。然而,目前磁致伸缩振动发电机的低频、宽带特性差,且缺乏自供电、低能耗能量采集控制系统,为此,本文对该发电机的非线性宽频技术及其低能耗能量采集控制系统进行了研究。1、基于磁致伸缩材料本构方程、磁力模型、动力学平衡理论和电磁感应定律,建立了传统和改进磁致伸缩振动发电机的机-磁-电非线性耦合模型,推导了模型的空间状态方程,得到其在电路仿真软件下的等效电路模型,并基于谐波平衡法推导了器件的频率解析模型,确定了器件参数。2、利用所建立的非线性机-磁-电耦合等效电路模型与频域解析模型,对传统和改进磁致伸缩振动发电机在不同激励条件、不同负载电阻和不同器件参数下的时域和频域动力学性能进行了仿真研究。数值计算结果与实验结果的比较证明了所建模型的正确性与有效性。传统和改进发电机动力学响应曲线,显示了改进发电机相对于传统发电机,具有低频、宽带特性,可输出更大的电能。3、针对磁致伸缩振动发电机内部阻抗呈感性和输出电压低特点,首先研究了发电机AC-DC升压式PI控制能量采集控制系统。在此基础上,为了降低功耗、提高采集效率、实现自启动和自供电,提出了两种AC-DC升压式稳压控制方案。对这三种控制系统中各功能模块进行了深入研究,在电路仿真软件中搭建了发电机能量采集控制系统模型,确定了模块中各芯片型号及元器件参数值。4、利用搭建的发电机能量采集控制系统模型,对传统发电机和改进发电机,在PI控制、稳压控制、自启动自供电稳压控制下的系统稳压性能、电池充放电性能、启动特性等进行了大量仿真研究。表明该系统建模方法可预测和描述,从振动激励输入、到发电机输出、到给微功耗负载供电整个控制过程,这对于器件设计和采集控制方案设计具有重要意义。同时,表明具有低频、宽带特性的改进发电机可显著提高整个采集系统性能,且改进发电机的自启动自供电稳压控制能量采集系统,在实际无线传感器负载供电领域具有潜在应用。