张 颖 王 伟 曹军义，2)

* (西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室，西安 710049)

† (郑州大学力学与安全工程学院，郑州 450001)

引言

高性能能量俘获技术对状态监测传感器网络的可持续性供能具有重要意义，能够弥补传统电池容量有限且需要及时更换的缺点.这种技术广泛应用于汽车胎压监测[1-2]、机械设备运行故障监测[3-4]、人体健康状态监测[5-6]以及物联网环境信号监测[7]等场合.非线性多稳态技术[8-10]是一种常见的能量俘获性能提升方法，克服了传统线性系统俘能频带窄的问题.该技术通过配置磁铁引入非线性磁力，能够使系统的共振频率可调节，进而拓宽俘能系统的响应频带.

近年来，悬臂梁式多稳态压电俘能系统[11-13]有了很大的发展.Erturk 等[14]基于Moon 和Holmes[15]提出的磁耦合悬臂梁结构设计了一种悬臂梁式非线性双稳态压电能量俘获系统，对比线性系统其电压和功率幅值分别提高了200%和800%，同时有效频带也显著提高.在此基础上，Zhou 等[16-17]通过改变外部磁铁的旋转角度实现了三稳态能量俘获系统，结果表明其相对于势阱较深的双稳态系统能够获得更宽的俘能频带和输出效率.此外，Huang 等[18]采用4 块磁铁设计了五稳态的压电悬臂梁俘能系统，并分析了系统的动力学特性.为了研究多稳态系统中势阱对输出性能的影响机理，Cao 等[19]揭示了较浅的势阱深度和较宽的势阱范围能提高系统在低频激励条件下的能量俘获性能.虽然上述研究已经清晰地……