随着微电子设备的低功率化,压电振动能量收集系统作为其自供电电源受到广泛关注。压电振动能量收集系统是基于压电效应原理,当结构受到环境激励时,压电片产生形变而形成可收集的电能。其中,双稳态压电振动能量收集系统具有较宽的低频响应频带以及在一定激励下系统能够进入高能轨道产生大幅周期运动响应,被认为是一种具有实用性的高效能量收集系统。然而系统响应特性受多种因素影响,如何去扩宽系统的低幅值低频激励下的输出响应以及系统如何进入并维持在高能轨道,是目前该类系统能否进入实用阶段的关键。对此,本文从能量的角度,基于欧拉-伯努利梁理论、压电材料本构方程、磁偶极子理论以及拉格朗日方程构建了双稳态压电振动能量收集系统动力学模型,主要采用数值仿真分析的方法,解析了系统势能对系统输出性能的影响,提出了两种改善系统输出性能的结构方法。本文工作内容主要包括以下几个方面:1.综述了国内外关于压电能量收集系统研究现状,并对本文研究内容作了简要概括。3.针对传统双稳态系统,建立了其分布式参数模型;然后通过数值仿真方法,分析了系统中提供非线性力的磁块结构参数(磁块间距和磁块体积)对双稳态系统势能和输出性能的影响规律;3.通过增加外置调节磁块,来实现对系统非线性力因素的调节,建立其数学模型,分析了调节磁块不同放置方案对系统势能函数形状的影响,以及对各系统在不同激励的幅值和频率下输出性能的影响规律。4.使用弹性连接装置与外置磁块相连接构成可变势能的双稳态系统,利用弹性装置的伸缩性,使系统在受迫振动时,结构势能自适应变化,并建立其数学模型,分析该种弹性装置对系统在不同激励条件下影响作用。最后,本文总结相关规律,为双稳态系统的实际应用提供理论参考。