壓電振動換能器的建模與穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、壓電振動換能器是一種持久、清潔、免維護(hù)的新型發(fā)電裝置，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)供電方面具有較廣闊的應(yīng)用前景。本文通過分析壓電陶瓷發(fā)電的原理，建立懸臂梁結(jié)構(gòu)的壓電換能器的總體設(shè)計方案。結(jié)合壓電學(xué)和材料力學(xué)的基本理論，建立起壓電振動換能器的機(jī)電耦合模型，并利用Matlab/Simulink仿真工具對換能器的主要工作特性進(jìn)行仿真分析。 從田口穩(wěn)健設(shè)計的經(jīng)驗方法出發(fā)，結(jié)合懸臂梁式壓電振動換能器的理論模型，設(shè)計了以平均輸出功率和工作頻帶寬度為優(yōu)化

2、目標(biāo)的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計方案。以Matlab/Simulink作為穩(wěn)健設(shè)計過程自動化的實(shí)現(xiàn)工具，采用內(nèi)外正交表交叉計算優(yōu)化目標(biāo)的信噪比。對優(yōu)化目標(biāo)的信噪比進(jìn)行方差分析，得到一組最優(yōu)設(shè)計參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對壓電換能器的優(yōu)化設(shè)計。將梯度遺傳算法用于對田口穩(wěn)健設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)，利用目標(biāo)函數(shù)的梯度信息加速遺傳算法的收斂，以遺傳算法產(chǎn)生的每一代種群的最優(yōu)個體作為內(nèi)表中的一組數(shù)據(jù)，采用外正交表計算優(yōu)化目標(biāo)的信噪比。該方法拓展了優(yōu)化參數(shù)的搜索范圍，并且提高了參數(shù)搜索的