无线传感器网络在物联网中占据了一个关键位置,已经广泛应用于医疗健康、工业和农业生产、智能交通等领域,然而大多数无线传感器都是采用电池供电,会影响无线传感器的可靠性。将环境中的风能、太阳能、振动能等收集起来转化为电能供给无线传感器使用,为了解决电池供电对无线传感器的应用限制提供了一个很好的方案。特别是在智能交通领域中存在着丰富的振动能量,通过使用振动集能器来给相关的传感器节点供电,则可实时获得其相关结构健康、运行状态等信息以确保行车安全。针对智能交通实际环境中振动激励多变的问题,本文以具有较好宽带性能的非线性压电屈曲梁集能器为基础,从结构方面引入调节机构对集能器的动态响应进行调节,以增强其宽带性能和功率密度,并进一步通过动力学响应的研究确定系统的调节策略,探索其在智能交通领域的应用。本文的研究工作及主要结果如下:1、研究了一种具有调节机构的非线性压电屈曲梁结构。为了解决非线性集能器常常受限于低能响应的问题,在屈曲梁两端分别引入压电促动器作为驱动调节机构来调整其动态响应。将原始模型简化为包含质量、弹簧、阻尼的集总模型,推导了系统的动力学方程。接着确定了集能器的屈曲水平和固有频率与驱动电压的对应关系,对压电促动器施加正电压增量使得屈曲水平和固有频率减小,而施加负电压增量则是相反。选取了多个激励频率进行仿真分析,发现调节后的位移幅值有所增大,说明了通过引入调节机构来改善位移响应的可行性。2、研究了一种基于屈曲水平调节的轨道跃迁简约策略。为了使改善集能器的位移响应并获得相对较高的最终高能轨道,通过调整屈曲水平的方式来改变其结构特性以匹配外界激励。该调节策略包含了两步屈曲水平调整,第一步是通过调整屈曲水平将低能轨道调节到高能轨道,第二步在高能轨道基础上继续增大屈曲水平直到获得最终的高能轨道。随后对高能轨道和低能轨道的吸引盆和位移响应进行了仿真分析,发现适当的外部辅助如屈曲水平调整是到达高能轨道的关键。实验分别针对单稳态和双稳态情况进行了测试,实验结果表明虽然在调节时有少量能量消耗,但都可以短时间内得到迅速恢复,并且该调节策略能够实现较大频率范围内的调整。3、研究了一种结合屈曲水平调节和短暂电压激励的轨道跃迁综合策略。利用谐波平衡法研究了非线性屈曲梁振子存在的所有稳态行为。为了使集能器在外界激励变化的情况下处于相对较高的高能轨道,采用屈曲水平调节、短暂电压激励或二者结合的方式来调整集能器的动态响应。针对多个不同的振动激励,通过大量的仿真分析总结了一套系统的调节策略,给出了集能器在不同初始条件下的典型调节情形。实验得出的位移响应与理论分析结果比较吻合,功率最大可以实现两个数量级的提升。同时,调节过程中的最大能量消耗远小于集能器收集的能量。分析结果表明了该调整策略操作简单且无需复杂元件便可迅速调整到最优工作状态,有效地改善了非线性集能器在宽带振动激励下的能量回收性能。4、探索了自供电无线传感器节点在车辆上的应用。由于车辆中的振动是典型的振幅和频率不断调整的宽带振动激励应用场合,对振动能量回收装置的宽带性能要求较高。于是以发动机振动为例,分析了发动机的振动激励源以及相应的振动特性,将本文提出的具备调节特性的非线性屈曲梁集能器与无线传感器节点进行了构想结合,设想具备能源自给和自动调节的自供电无线传感器节点,为智能交通监测提供了较好的解决方案。