بهبود کارآیی برداشت‌کننده انرژی دوپایا به کمک کنترل آشوب

رفتار آشوبناک در برداشت‌کننده‌های انرژی دوپایا سبب کاهش شدید انرژی برداشت‌شده می‌شود. علاوه بر کاهش انرژی برداشت‌شده، وجود این رفتار سبب می‌شود تا طراحی مدارهای واسط، پیچیده و پرهزینه شود. در این پژوهش، کنترل آشوب در برداشت‌کننده‌های انرژی دوپایا مورد بررسی قرار گرفته‌است. یک کنترل‌کننده، با کنترل بازخورد دارای تاخیر، برای از بین بردن آشوب به برداشت‌کننده انرژی دوپایا اضافه شده‌ است. سپس، محدوده پایداری بهره کنترل به کمک نگاشت پوآنکاره محاسبه شده‌ است: هم‌چنین، اثر پارامترهای اصلی برداشت‌کننده بر پایداری سامانه کنترل مطالعه شده است. پاسخ شبیه‌سازی عددی برداشت‌کننده انرژی دوپایای کنترل‌شده، نشان می‌دهد که رفتار آشوبناک ‌‌‌‌به‌خوبی توسط کنترل‌کننده به رفتار تناوبی تبدیل می‌شود. نمودار توازن انرژی نشان می‌دهد که انرژی صرف شده جهت کنترل برداشت‌کننده در مدت کوتاهی بازیابی می‌شود. برداشت‌کننده انرژی دوپایا با کنترل‌کننده آشوب، از نظر انرژی و توان خروجی، نسبت به برداشت‌کننده دوپایا بدون کنترل‌کننده، به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود یافته است. توسط تغییر در بهره کنترلی، مدت زمان عبور انرژی تولیدی برداشت‌کننده با کنترل‌کننده از برداشت‌کننده بدون کنترل‌کننده به کمترین میزان خود رسید.

Enhancing the performance of Bistable Energy Harvester using Chaos control

Chaotic behavior in bistable energy harvesters severely reduces the harvested energy. Besides reducing the energy extracted, this behavior makes the interface circuits’ design and production complicated and costly. In this study, chaos control in bistable energy harvesters has been investigated. A controller with delayed feedback control has been added to the bistable energy harvester to eliminate chaos. Then, the stability range of the control gain is calculated by using the Poincare section. Also, the effect of the main harvesting parameters on the control system stability has been studied. The controlled bistable energy harvester’s numerical simulation response shows that chaotic behavior is well converted to periodic behavior by the controller. The energy balance diagram shows that the controlled harvester can recover the consumed energy in the actuator in a relatively short time. A bistable energy harvester with a chaotic controller has improved in energy and output power compared to a bistable harvester without a controller. Changing the control gain, the crosstime in which the harvested energy of the controlled harvester passes the harvested energy by the uncontrolled one is optimized to its minimum possible amount.