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基于合成维度空间中深亚波长拓扑角态的声彩虹捕获

北京力学会第二十三届学术年会

作者：李海胜刘冬欢尚新春北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京科技大学数理学院应用力学系

文中针对附带质量块和压电片的六边体结构在加速度激励载荷下的能量捕获效率进行仿真分析。压电材料采用d型PZT-5H材料。首先,基于ANSYS对附带质量块和压电片的六边体结构进行模态分析,之后对结构进行谐响应分析,确定该结构仅考虑线性... 详细信息

文中针对附带质量块和压电片的六边体结构在加速度激励载荷下的能量捕获效率进行仿真分析。压电材料采用d型PZT-5H材料。首先,基于ANSYS对附带质量块和压电片的六边体结构进行模态分析,之后对结构进行谐响应分析,确定该结构仅考虑线性且一定激励下的能量捕获效率。文中发现,在垂向激励下,六边体结构总的发电功率略低,但各片压电材料发电较为均匀,为进一步蜂窝复合结构能量捕获效率研究提供依据。

关键词：六边体结构 d31型压电片能量捕获

来源： cnki会议评论

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Science Bulletin 2023年第16期68卷 1744-1747,M0003页

作者：廖丹薇刘翊贤张志旺程营刘晓峻 Johan Christensen Department of Physics MOE Key Laboratory of Modern AcousticsCollaborative Innovation Center of Advanced MicrostructuresNanjing UniversityNanjing 210093China State Key Laboratory of Acoustics Institute of AcousticsChinese Academy of SciencesBeijing 100190China College of Aerospace Engineering Chongqing UniversityChongqing 400044China IMDEA Materials Institute Madrid 28906Spain

近年来,拓扑声学相关研究发展迅猛,其理论最初源于凝聚态物理中所发现的拓扑特性.其中,声学高阶拓扑绝缘体支持能量高度局域在拐角处的低维拓扑角态,且本征频率简并.然而,如何打破拓扑角态的多重简并,实现可调控的频率分布并设计新型声... 详细信息

近年来,拓扑声学相关研究发展迅猛,其理论最初源于凝聚态物理中所发现的拓扑特性.其中,声学高阶拓扑绝缘体支持能量高度局域在拐角处的低维拓扑角态,且本征频率简并.然而,如何打破拓扑角态的多重简并,实现可调控的频率分布并设计新型声学多功能拓扑器件,是亟待解决的关键问题.在该研究中,通过对二维声子晶体中的单元施加平移形变,与真实空间自由度相结合构建四维合成空间.研究发现,随着平移形变自由度的调制,Zak相位连续变化,而合成空间的非零拓扑不变量确保了系统的非平庸拓扑特性,拓扑角态的频率简并被打破.基于此结论,进一步设计了基于合成维度的声学高阶拓扑绝缘体阵列,以实现局域在深亚波长拐角上的双通道声彩虹捕获.实验结果表明,不同通道上声彩虹拓扑角态的本征频率增加方向相反,在空间选择性能量捕获等领域具有潜在的应用前景.

关键词：拓扑绝缘体本征频率拓扑特性凝聚态物理能量高度空间选择性空间自由度能量捕获

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铁电材料滞回能量捕获能力分析

机电工程 2012年第6期29卷 686-688,692页

作者：陈双琳冯长水杭州电子科技大学机械工程学院浙江杭州310018

为解决微机电系统的供电问题,将基于力电耦合智能结构的滞回能量捕获技术应用到微能源技术中。首先对已有的基于压电材料的能量捕获技术展开了分析,介绍了压电材料的发电机理以及铁电材料的优点和自发极化特性,提出了一种将铁电材料用... 详细信息

为解决微机电系统的供电问题,将基于力电耦合智能结构的滞回能量捕获技术应用到微能源技术中。首先对已有的基于压电材料的能量捕获技术展开了分析,介绍了压电材料的发电机理以及铁电材料的优点和自发极化特性,提出了一种将铁电材料用于能量捕获的方法;然后,利用力电耦合能量捕获实验台,对铁电和压电结构进行了能量捕获实验。实验及研究结果表明:铁电材料及压电材料皆可满足一定的供电要求,但就实验所用两种材料而言,铁电材料的供电能力比压电材料要高。

关键词：力电耦合铁电材料压电材料能量捕获微机电系统

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压电振动能量捕获装置研究

中国制造业信息化（学术版） 2012年第5期41卷 82-83,86页

作者：李百明闽南理工学院光电与机电工程系福建石狮362700

为了解决无线传感器节点的供电问题,搭建了基于压电复合材料的悬臂梁压电振子振动发电试验平台,利用压电材料的压电效应,将机械振动能转换为电能,达到了取代干电池供电的目的。

关键词：压电复合材料振动发电能量捕获

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基于纳米碳的水伏材料及其能量转换器件

科学通报 2018年第27期63卷 2818-2832页

作者：谭进唐群委贺本林中国海洋大学材料科学与工程学院青岛266100 暨南大学新能源技术研究院广州510632

如何收集和转化自然界巨大的水能资源是近年来研究的焦点.自碳纳米管被发现具有在流水中产生电信号的性质以来,以纳米碳为主的水伏材料因具有独特的"水生电"特性引起广泛的研究兴趣.水能资源具有采集难度低、存在范围广、储量丰富等特点... 详细信息

如何收集和转化自然界巨大的水能资源是近年来研究的焦点.自碳纳米管被发现具有在流水中产生电信号的性质以来,以纳米碳为主的水伏材料因具有独特的"水生电"特性引起广泛的研究兴趣.水能资源具有采集难度低、存在范围广、储量丰富等特点,主要以液态水、气态水两种形式存在.碳纳米管、石墨烯等纳米碳材料通过双电层理论和电动理论捕获雨水、水流、波浪等液态水能,而具有多孔结构、高比表面积、氧浓度梯度的碳量子点、碳黑、氧化石墨烯等则利用其独特的结构,实现对气态水能的转化利用.本文系统总结了纳米碳材料将液态、气态水中蕴含的机械能、化学能转化为电能的研究进展以及其能量转换器件;阐述了不同纳米碳和相关器件对水能的转化原理,并指出了水伏材料与器件发展过程中需要面对的挑战以及可能的发展方向.

关键词：水伏材料与器件纳米碳材料流动电势能量捕获能量转换

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压电陶瓷电能捕获发展现状与展望

机械设计与制造 2022年第12期 287-292页

作者：汪涛张丽丽龙祖祥杨雪锋中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学大学生创新训练中心江苏徐州221116

阐述国内外现有压电陶瓷技术的研究与应用情况,针对目前振动能量采集研究状况进行分析,指出其研究前景主要集中在非线性振动能量采集器、接口电路和采集装置的实用化等方面,解析压电陶瓷电能捕获的原理。系统的讲述了不同发电模式和压... 详细信息

阐述国内外现有压电陶瓷技术的研究与应用情况,针对目前振动能量采集研究状况进行分析,指出其研究前景主要集中在非线性振动能量采集器、接口电路和采集装置的实用化等方面,解析压电陶瓷电能捕获的原理。系统的讲述了不同发电模式和压电振子结构对于电能捕获效率的影响,对当前研究人员在不同支撑结构和不同振子几何形状的压电能捕获做详细论述,重点讨论了悬臂梁、简支梁、钹形三种支撑结构和矩形、三角形、梯形三种不同形状的压电振子的电能捕获情况。指出压电陶瓷在微能源器件自供电、智能可穿戴设备、与旋转机械相结合实现供能以及高频宽振动等方面是研究发展前景。

关键词：压电陶瓷能量捕获自供电无线传感器压电振子

改进的双稳态涡激振动能量收集器的发电性能研究

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机械科学与技术 2020年第10期39卷 1555-1562页

作者：胡晨阳吴子英常宇琛严涵西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

随着低功耗传感器的出现,利用流致振动为传感器提供自供电是研究环境监测中的热点。本文将改进的非线性恢复力与涡激振动相结合,提出改进的双稳态涡激振动能量收集器,建立力学模型及控制方程,借助数值仿真得出改进的双稳态涡激振动能量... 详细信息

随着低功耗传感器的出现,利用流致振动为传感器提供自供电是研究环境监测中的热点。本文将改进的非线性恢复力与涡激振动相结合,提出改进的双稳态涡激振动能量收集器,建立力学模型及控制方程,借助数值仿真得出改进的双稳态涡激振动能量收集器在能量收集方面优于双稳态涡激振动能量收集器,研究并分析了磁距对能量收集系统势能函数及发电功率的影响,借助半功率带宽法,确定了系统在不同磁距下的工作带宽,分析了磁距对发电功率及工作带宽的影响。

关键词：双稳态涡激振动能量捕获输出功率工作带宽

基于大偏差的无线视频传输深度强化学习算法优化

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基于大偏差的无线视频传输深度强化学习算法优化

作者：宋世安山东师范大学

学位级别：硕士

随着经济社会的不断发展以及通讯网络领域的不断突破,居民的生活质量得到了极大提升.然而,由此引发的严重的能耗却成了困扰我们许久的问题,能量捕获技术应运而生.近年来,能量捕获技术一直是解决无线网络能量问题的有效技术,它收集自然... 详细信息

随着经济社会的不断发展以及通讯网络领域的不断突破,居民的生活质量得到了极大提升.然而,由此引发的严重的能耗却成了困扰我们许久的问题,能量捕获技术应运而生.近年来,能量捕获技术一直是解决无线网络能量问题的有效技术,它收集自然环境中的可再生能源,并将其应用于用电设备的能量补给.此外,无线能量传输技术的发展使无线远程能量供给成为了可能.然而,由于无线网络状态的无序性以及复杂性,这一技术将很难保证网络服务的质量.因此,基于克服无线网络状态随机性,提升所捕获能量利用率,提高能量传输效率的研究颇具意义.本文从能量捕获技术出发,引入强化学习、深度学习方法,并应用极限理论中的大偏差原理,对能量捕获技术在可伸缩视频传输的应用中所体现的马尔可夫决策问题进行了深入的研究,具体研究工作如下:(1)本文首先按照前人研究成果将视频传输过程建模为马尔可夫决策过程,利用深度强化学习方法实现可伸缩视频的无线传输,然后引入dropout方法来避免探索与利用折中值的选取,创建自适应的深度强化学习优化算法.(2)引入极限理论中的大偏差原理,对训练过程中持续出现负奖励的原因进行具体判别.持续负奖励出现由深度学习神经网络中的层和节点设置不合理或者训练未完成即结束训练两种原因导致,在以往的研究中,通常默认训练未完成导致持续负奖励出现并等待模型收敛,这就导致了对持续负奖励出现原因错误判断的可能性.本文提出的基于大偏差原理的无线视频传输深度强化学习算法应用了Cramér定理,可以找出最优的负奖励出现次数边界,从而最小化误判概率.(3)通过2048游戏,对可伸缩视频无线传输环境进行仿真模拟,评估自适应深度强化学习算法在2048游戏中的表现,最终得到本文所述自适应深度强化学习算法相对于传统的无线视频传输强化学习方法可以获得更快的收敛和更高的奖励,表明了此方法在可伸缩视频无线传输优化方面的优越性.

关键词：能量捕获无线视频传输强化学习深度学习大偏差原理

考虑随机扰动的风电机组多目标模型预测协调控制研究

同方学位论文库评论

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考虑随机扰动的风电机组多目标模型预测协调控制研究

作者：涂燕萍中南大学

学位级别：硕士

风能具有可再生、分布广泛和清洁等特点,大力发展风力发电已成为我国实施可持续发展战略的必由之路。风电机组是多变量、多约束、多目标的非线性系统。风速的随机性、间歇性和波动性等特性,易使风电机组的疲劳载荷增加,继而对机组的稳... 详细信息

风能具有可再生、分布广泛和清洁等特点,大力发展风力发电已成为我国实施可持续发展战略的必由之路。风电机组是多变量、多约束、多目标的非线性系统。风速的随机性、间歇性和波动性等特性,易使风电机组的疲劳载荷增加,继而对机组的稳定运行造成巨大的威胁。模型预测控制由于可最大程度地满足工业实际要求且控制效果良好而被认为是风电机组最理想的控制方法,然而风电机组的强非线性、风速的随机性等都导致其难以直接应用。为满足风电机组对安全性、经济性和高效性等多方面的综合要求,本文针对风电机组的模型预测控制方法进行深入研究,主要工作包括:(1)以变速恒频风电机组为研究对象,提出风电机组多目标线性模型预测控制方法。利用小信号分析法对风电机组关键部件进行多工作点线性化建模,进而得到风电机组整体线性化模型;以线性化模型为基础,建立考虑能量捕获和疲劳载荷的风电机组多目标线性模型预测控制模型;针对不同风速阶段的风电机组控制目标,将多目标线性模型预测控制优化问题转化为带约束的二次规划问题进行求解。仿真结果表明,与PI控制器相比,所提出的方法在高风速阶段可显著提高风电机组的控制性能;但在低风速阶段,风速随机扰动的存在使机组控制性能难以有效提升。(2)为解决风速随机扰动导致的多目标线性模型预测控制性能不足问题,提出考虑风速扰动的风电机组多目标随机模型预测控制方法。考虑风速的随机扰动,建立基于联合状态机会约束的多目标随机模型预测控制模型;随后利用简化的仿射扰动反馈策略和风速概率信息,将带有概率约束的随机优化问题转化为凸的确定性优化问题;为提高求解效率,针对包含两个决策变量的优化问题提出块坐标下降迭代优化策略。仿真结果表明,在选取合适的约束违反概率值的前提下,所提出的多目标随机模型预测控制方法可有效抑制风速扰动对风电机组系统能量捕获和疲劳载荷的不利影响。(3)针对线性化模型建模精度不足和随机扰动对风电机组控制性能的影响,提出基于模糊调节器的变权重非线性模型预测协调控制方法。在建立风电机组离散长周期非线性模型的基础上,构建能量捕获和疲劳载荷协调优化的离散长周期风电机组非线性模型预测控制框架;考虑平均风速和湍流强度对风电机组的影响,设计模糊调节器调整非线性模型预测控制成本函数的权重系数;为避免由于设计者缺乏经验而导致模糊调节器难以达到预期效果的问题,引入高效智能优化算法对其进行优化。仿真结果表明,所提出的方法可在一定程度上实现能量捕获与疲劳载荷的协同优化,降低风电机组的运行成本。图39幅,表7个,参考文献94篇

关键词：风电机组模型预测控制能量捕获疲劳载荷优化算法