31、振动式压电能量收集器与车辆侧向力自适应滑模观测研究

振动式压电能量收集器与车辆侧向力自适应滑模观测研究

振动式压电能量收集器

在当今的能源利用领域，回收和存储浪费的能量成为了研究热点。目前，回收振动能量主要有静电、压电和电磁三种形式。其中，压电能量收集器（PEH）因结构简单、功率密度高、易于集成且适用于微机电系统（MEMS）等优点，受到了广泛关注。

随着MEMS技术的快速发展，无线传感器得到了极大的便利。然而，目前无线传感器仍采用电池供电模式，当传感器电池耗尽时，需要依次更换，在使用大量传感器的情况下，这种更换方式效率极低。因此，利用振动能量为无线传感器供电具有可行性和潜力。

压电能量收集的机制

• 压电效应 ：压电效应是由居里兄弟首先发现的，它包括正压电效应和逆压电效应。当对压电材料施加外力时，材料会发生变形，内部晶体的相位会发生偏移，打破电位平衡，产生内部极化，从宏观上看，相对的两个表面会出现电位差，这就是正压电效应。相反，当在材料的极化方向施加电场时，压电材料内部会发生极化和变形，这被定义为逆压电效应。压电效应由以下压电本构方程控制：
  [
  \begin{bmatrix}
  \delta \
  D
  \end{bmatrix}
  =
  \begin{bmatrix}
  s^E & d^t \
  d & \epsilon^T
  \end{bmatrix}
  \begin{bmatrix}
  \sigma \
  E
  \end{bmatrix}
  ]
  其中，(\delta)和(\sigma)分别表示应变和应力分量