复合微能源的自适应管理方法设计

发布时间：2024-03-08 03:27

　　近年来,随着地球自然环境的不断恶化以及石油能源的不断消耗,人们开始将目光放在无污染的自然环境能量上,如太阳能、风能、机械能等。与此同时,为了延长赛博物理系统物理节点寿命以及使无线传感网络节点能够长期稳定的工作下去,传感节点的电源问题成为了制约使用周期最核心的元素之一。人们开始研究无线传感节点的自供电技术。目前,已经存在的无线传感节点的供电系统大多是单一能源器件,如太阳能电池,可是单一的能源器件都存在着其局限性。因此,无线传感节点需要采用复合微能源供电系统,使得节点更快更平稳的工作下去。本文针对不同的微能源器件进行了理论上的研究,分析了它们各自的发电机理,然后设计了一款通用的微能源向量采集系统用以采集不同微能源器件的特征向量。该系统由主控单元、输入缓冲单元、电压采集单元、工作电流监控单元以及无线通讯单元组成。整个系统采用分离式设计,能在采集向量的同时,检测采集系统的功耗。在得到大量向量数据后,本文通过分析向量组的相关性以及算法的复杂度,在众多识别算法中选择了BP神经网络作为整个系统的识别算法,并设计训练了针对微能源类型识别的BP神经网络模型,整个模型的准确率能够达到95%以上。最后,为了...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1悬臂梁

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-振动能、化学能等。单一的能源收集器件只针对特定的环境能，对于复杂的环境有着很大的差别，多种环境能的收集器件的输出特性在电学特性有着明显的不同，因此本课题旨在设计一种适用于多种类型能源的通用式能源输入接口，实现能源形式的多样化输入，自适应能量识别....

图1-2压电式能

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-2.15μW的功率，考虑到该器件的体积为4.8mm*0.4mm*0.036mm，计算得出该器件的整体功率密度为3.272mW/cm3。2009年，韩国云光大学设计并发表了一种d33工作模式下的压电振动能量收集器件[8]。相较于悬臂梁处于d31工....

图1-3共振型架构振动能量收集器[12]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-市面上多种穿戴式设备供电[11]。电磁式能量收集器是根据法拉第在1831年发现的电磁感应现象设计出来的，机械振动使导体与磁场发生相对运动，从而产生电能。在电磁式能量收集器中，导体一般是线圈，磁场则由永磁体产生。早在1997年，Shearwood....

图1-4磁悬浮架构下的振动能量收集器[15]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-市面上多种穿戴式设备供电[11]。电磁式能量收集器是根据法拉第在1831年发现的电磁感应现象设计出来的，机械振动使导体与磁场发生相对运动，从而产生电能。在电磁式能量收集器中，导体一般是线圈，磁场则由永磁体产生。早在1997年，Shearwood....

本文编号：3921938