مقایسه عملکرد فرکانسی بهینه‌سازی شدۀ برداشت کننده‌های انرژی تک‌لایه‌ مگنتو-الکترو-الاستیک و پیزوالکتریک با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی شاهین هریس

هدف در این مقاله، بهینه‌سازی و مقایسه پاسخ فرکانسی برداشت‌کننده‌های انرژی مگنت و-الکترو-الاستیک و پیزوالکتریک است.  به این منظور، از الگوریتم بهینه‌سازی جدید شاهین هریس استفاده شده است. پیکربندی برداشت‌کننده‌های تحلیل شده تک‌لایه هستند که شامل یک لایه همگن در زیر و یک لایه با خواص فعال الکتریکی (پیزوالکتریک) و الکترومغناطیسی (مگنتو-الکترو-الاستیک) در بالای آن است. متغیرهای بهینه‌سازی تک هدفه پاسخ فرکانسی ولتاژ و توان‌های الکتریکی برداشتی شامل فرکانس تحریک، پارامترهای هندسی و مدارهای الکتریکی متصل به الکترودها و سیم‌پیچ‌های خارجی اطراف لایه‌های فعال هستند. نتایج بهینه‌سازی در توابع هدف ولتاژ و توان‌های الکتریکی متفاوت به دست آمده‌اند که نقش تعیین کننده‌ای در طراحی بهینه عملکرد برداشت‌کننده‌ها دارند. به عنوان یک نتیجه‌گیری کلی نمایان شد که علی‌رغم اینکه برداشت‌کننده‌هایی پیزوالکتریک دارای بیشینه توان برداشتی بیشتری هستند؛ اما عملکرد برداشت‌کننده‌های مگنتو-الکترو-الاستیک در تولید بیشینه جریان تولیدی بسیار قابل توجه است که این ویژگی در راه‌اندازی تجهیزات الکترونیکی در مقیاس میکرو و نانو از اهمیت بسیاری برخوردار است.  

comparing the optimized frequency performance of magneto-electro-elastic and piezoelectric unimorph energy harvesters using harris hawk’s optimization algorithm

this article aims to optimize and compare the frequency response of magneto-electro-elastic (mee) and piezoelectric energy harvesters. for this purpose, the newly proposed optimization algorithm, harris hawk, has been employed. the analyzed energy harvesters are configured as unimorph devices comprising a homogeneous layer at the bottom and an active layer with electromagnetic (mee) or piezoelectric properties at the top. the optimization variables for single-objective optimization include the excitation frequency, geometric parameters, and electric circuits connected to the electrodes and external coils around the active layers. the optimization yields diverse optimal results for voltage and electrical power outputs, which is crucial in optimizing the harvester's performance. a comprehensive conclusion reveals that although piezoelectric harvesters exhibit higher maximum harvested power, the performance of mee harvesters in generating maximum produced current is notably significant. this characteristic holds substantial importance in deploying electronic devices at the micro and nano scales.