宽带振动驱动压电能量收集器的随机模型

我们展示了对宽带振动驱动压电能量收集器的实验和数值研究。该设备可以从随机波动中提取功率，并可通过基于白噪声欠阻尼朗之万方程的随机模型来描述，该模型模拟压电材料的动力学。建模中的一个关键点是对收集电能所必需的耦合负载电路的适当描述。我们考虑线性负载（电阻）和非线性负载（二极管桥式整流器与电容和负载电阻并联），并关注提取功率随负载电阻变化的特征曲线，以估计最大化收集能量的参数最优值。在两种情况下，我们发现理论模型的数值模拟与实验结果之间具有良好的一致性。特别地，我们观察到特征曲线的非单调行为，表明存在一个最优负载电阻值，在该值下提取功率最大化。我们还解决了一个更理论性的问题，即从数据推断系统的非平衡特征：我们表明，在存在非线性的情况下，相关变量的高阶相关函数分析可以成为检查不可逆动力学的简单有效工具。