时滞作用下电磁-压电弹性梁的俘能特性分析

噪声与振动控制 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (5): 39-43.

时滞作用下电磁-压电弹性梁的俘能特性分析

张湧崟，彭剑，易昱东，孙洪鑫，禹见达

（湖南科技大学土木工程学院，湖南湘潭411201 ）

收稿日期:2023-03-06 修回日期:2023-05-08 出版日期:2024-10-18 发布日期:2024-10-10

Energy Harvesting Characteristics of Electromagnetic-piezoelectric Elastic Beams under Time Delay

Received:2023-03-06 Revised:2023-05-08 Online:2024-10-18 Published:2024-10-10

摘要/Abstract

摘要： 在土木工程结构的健康监测、振动控制中，以压电材料为主要部件的传感系统或主动控制系统得到广泛应用，而在实际工程中，压电耦合系统的供能问题亟待解决。所研究电磁-压电弹性梁的俘能系统是由弹性支座梁与压电作动器、传感器和电磁能量采集器共同构成的闭环反馈控制系统，其中电磁能量采集器（Electromagnetic Energy Harvester，EMEH）的能量俘获单元的原理是移动磁铁在固定磁铁之间进行往复振荡，在基础激励下移动磁铁的振荡产生电势能，从而在能量俘获线圈口产生电流。根据Hamilton 原理建立电磁-压电弹性梁的非线性振动控制方程，通过Galerkin 方法得到时滞微分方程组，利用数值仿真分析，研究不同控制参数、系统参数对能量采集效果的影响。研究结果表明：增大移动磁铁质量能有效提高能量采集效率，且对电磁-压电弹性梁主结构的位移响应影响较弱；另一方面，通过调节控制增益和时滞参数，在达到较优控制效果情况下，可使电磁能量采集器具有一定的俘获效能。

关键词: 振动与波, 弹性支承梁, 电磁能量采集, 时滞反馈, 振动控制

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