压电-电磁复合动能采集器无量纲参数建模与分析

发布时间：2018-04-30 23:40

  本文选题：能量采集 + 压电-电磁　； 参考：《振动与冲击》2017年12期

【摘要】：针对压电-电磁复合动能采集器的物理参数模型难以提供统一的性能比较标准,以及最大输出功率及最优负载直接求解困难等问题。通过引入无量纲参数建立了采集器的无量纲参数模型,理论推导了归一化输出功率,并采用遗传算法求解了最大输出功率及最优负载;数值分析了无量纲参数对采集器性能的影响,并实验验证了模型和遗传算法求解的正确性。结果表明:(1)减小线圈负载可提升性能;(2)增大机械品质因子将提高频率选择能力;(3)当压电和电磁均为弱耦合作用时,性能受二者共同影响,且在二者匹配时获得最优;(4)当电磁为强耦合作用时,性能基本只受电磁端影响,且随其增强而不断趋近最优;(5)压电-电磁双耦合机制可增大采集器的最优负载范围。
[Abstract]:The physical parameter model of piezoelectric electromagnetic composite kinetic energy collector is difficult to provide uniform performance comparison standard, and it is difficult to solve the problem of maximum output power and optimal load directly. The dimensionless parameter model of the collector is established by introducing dimensionless parameters, the normalized output power is derived theoretically, and the maximum output power and optimal load are solved by genetic algorithm. The effect of dimensionless parameters on the performance of the collector is analyzed numerically, and the correctness of the model and genetic algorithm is verified by experiments. The results show that the performance can be improved by reducing the load of the coil. (2) increasing the mechanical quality factor will improve the frequency selection ability. (3) when both piezoelectric and electromagnetic are weakly coupled, the performance is affected by both of them. When the coupling is strong, the performance is only affected by the electromagnetic end, and the optimal load range is increased with the increasing of the electromagnetic coupling. The piezoelectric / electromagnetic double coupling mechanism can increase the optimal load range of the collector.
【作者单位】： 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室;南京师范大学江苏省三维打印装备与制造重点实验室;
【基金】：江苏省普通高校研究生科研创新计划(KYLX15_0247) 江苏省高校优势学科建设工程资助项目(PAPD) 江苏省高校自然科学研究面上项目(14KJB480004)
【分类号】：TM619;TN384

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