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模型

能源

建立悬臂梁式压电能量收集器模型，PZT-5H，谐振频率100 Hz，输出功率≥1 mW，加速度1 g。

数学工具：微分几何（悬臂梁形变）、常微分方程（机电耦合）、复变函数（频率响应）、优化理论（负载匹配）、概率论（随机振动）。
逐步推理：
1. 悬臂梁弯曲微分方程（Euler-Bernoulli）：EI∂x4∂4y​+ρA∂t2∂2y​=0，边界条件固定端 y=0,dxdy​=0；自由端弯矩为零。
2. 模态分析得一阶谐振频率 ωn​=(1.875)2ρAL4EI​​。
3. 机电耦合方程（矩阵形式）：[M0​00​][u¨V¨​]+[CΘ​0Cp​​][u˙V˙​]+[K0​−Θ1/R​][uV​]=[F0​]，其中 Θ 为