具有弹性放大器的双稳态压电俘能器建模及参数影响分析

利用广义Hamilton变分原理，建立了具有弹性放大器的双稳态压电俘能系统BPH+EM的动力学方程。考虑谐波激励，采用调和平衡法获得了BPH+EM系统的位移、输出电压和功率的解析解。利用求得的解析解，讨论了BPH+EM系统扩大能量俘获的频率范围和提高能量俘获效率的机理，研究了弹性放大器的刚度质量比对BPH+EM系统的动力性能影响规律。当弹性放大器的刚度质量比趋于无限大时，具有弹性放大器的双稳态压电俘能系统退化为双稳态压电俘能系统BPH。弹性放大器的刚度质量比趋于0但不等于0时，BPH+EM的俘能效率低于BPH。结果表明，在合适的刚度质量比范围内，BPH+EM的俘能效率显著优于BPH。研究结果为BPH+EM系统的优化设计提供了理论指导