力学季刊

作者：刘航航, 张晓芳, 姜文安, 毕勤胜

关键词：van der Pol阻尼；分岔；簇发振荡；低频激励；能量采集效率

各种微型电子元件在发展过程中逐渐对供电的免维护性提出了更高的要求，且用电器所在的环境中存在着天然的振动能量，收集振动能量进行供电是替代传统能源的有效途径之一．目前振动能量采集技术主要集中于粘性阻尼的采集系统，而van der Pol阻尼在电子工程、气动力学、生物学等领域有着广泛的应用，但有关van der Pol阻尼振动能量采集系统的工作少有报道．本文研究了van der Pol阻尼下三稳态能量采集器对于低频外部激励的簇发振荡现象和采集性能．运用快慢分析法，分析了系统的簇发振荡机理，观察到了极限环的分岔．采用数值方法，通过转换相图，验证了系统在不同频率比下的分岔机理．根据系统响应的时间历程，发现了大幅度的簇发振荡和较高的稳定电压响应．最后，计算了系统在不同频率比的外部激励下的平均输出电压，与粘性阻尼系统进行了对比，结果表明van der Pol阻尼下三稳态能量采集器具有更高的采集性能．此外，还比较了不同阻尼对输出电能的影响，并讨论了最优输出功率.

来源：2025年第4期

《力学季刊》期刊编辑部

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