能量采集技术可以将周围环境的风能、太阳能、电磁能加以采集、利用,并为低功耗传感器系统供电,是目前新能源领域中不可缺少的重要组成部分。作为一类重要的能量采集装置,振动能量采集器(VEH)是目前能量采集技术中研究的热点问题,因具有小型化、集成性高、可采集能源广的特点,得到广泛的应用。振动能量采集器的出现一方面有效地解决了微机电系统(MEMS)的自供电难题。为一些低功耗传感器永久性供能问题提供可靠的解决方案;另一方面也为非线性振动理论的发展提出了新的要求,即:完善理论分析体系,更好地认识利用非线性振动规律,使其在提高能量采集效率方面发挥重要的作用。在能量采集器中,多稳态的输出特性较优,已成为目前研究的主导方向。双稳能量采集器中,解析振子进行大幅运动的临界问题是设计工作中必不可少的环节。在系统中,同(异)宿轨道的形式和分岔参数,在复杂系统的全局动力学中发挥了根本性的作用。基于能量平衡法,本文提出了一种计算同(异)宿轨道的新方法,并由双稳态振动能量采集的实验来验证了该方法的有效性。考虑到双稳态能量采集器输出性能较差,本文提出了一种三稳态能量采集器模型,该模型通过增加一对固定夹曲面,从几何非线性上改变振子的振动特性,使得新型采集装置的工作频带更宽、低频性能更好、灵敏度更高。论文的主要工作如下:1、阐述国内外振动能量采集器的研究现状。分别分析了静电、电磁、磁致伸缩式和压电式的振动能量采集器的工作原理和各自的优缺点,并列举了一般能量采集器拓宽频带的常规方法。2、基于双稳态电磁式振动能量采集器复杂振动特性分析,提出了一种计算双稳态同宿轨道解析表达式、混沌阈值的新方法。该方法把相位、频率和分岔参数作为未知量,借助轨道上几个特殊点的坐标确定这些未知参数,构造同宿轨道的表达式,开展系统全局动力学行为分析。最终,利用数值仿真及实验手段验证了该方法的有效性。3、考虑到双稳态模型中存在的问题和局限性,提出了一种新型的三稳态振动能量采集器。通过对该振子进行建模分析并建立了其系统振动方程,然后运用理论分析、数值计算和实验手段将新型装置和常规三稳态装置进行性能对比,说明新型采集器具有低频性能好、工作频带宽,灵敏高的特点。