Noise and Vibration Control ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (5): 39-43.

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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

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   

  1. ( 湖南科技大学土木工程学院,湖南湘潭411201 )

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