《Symmetry》：A Multi-Domain Modelling Framework for Piezoelectric Energy Harvesting Systems Toward Self-Powered Monitoring Applications
编辑推荐：
自动传感技术在结构健康监测（SHM）和智能交通系统中的日益普及，激发了对无需传统电源即可运行的自供电监测平台的日益浓厚的兴趣。在可用的能量收集技术中，压电换能器是将环境机械振动转化为适用于为低功耗电子设备供电的电能的有效解决方案。然而，此类系统的设计需要同时分
自动传感技术在结构健康监测（SHM）和智能交通系统中的日益普及，激发了对无需传统电源即可运行的自供电监测平台的日益浓厚的兴趣。在可用的能量收集技术中，压电换能器是将环境机械振动转化为适用于为低功耗电子设备供电的电能的有效解决方案。然而，此类系统的设计需要同时分析多个相互作用的物理域，包括结构动力学、机电换能、电气调理和电源管理。本文提出了一个在MATLAB Simscape环境中开发的压电能量收集系统综合多域建模框架。所提方法集成了压电悬臂梁的耦合机电行为与完整的电气调理电路，包括整流、能量存储和DC/DC电源管理，从而允许在统一仿真平台内同时分析所有子系统。数值仿真证明了所提框架能够再现从机械激励到电能输送的完整能量转换过程，同时评估不同物理域之间的相互作用。除所研究的特定案例外，所提方法为未来自供电监测系统的设计和优化提供了一种灵活的虚拟样机工具。凭借其模块化架构，该框架可扩展到不同的换能器技术、传感配置和能量管理策略，支持为土木基础设施、铁路系统和智能交通应用开发自主监测平台。
结构健康监测（SHM，通过传感网络持续评估结构状态的技术）与智能交通系统的快速发展推动了对自供电监测平台的需求。由于传统电池更换在大规模基础设施中成本高且难以实施，从环境机械振动中收集能量成为重要途径。压电换能器因其高功率密度和易集成性而受到关注，但压电能量收集系统的设计涵盖结构动力学、机电换能、电气调理与电源管理等多个物理域，传统分域
