Självdrivna dynamiska system
Ett självdrivet dynamiskt system definieras som ett dynamiskt system som drivs av sin egen överdrivna kinetiska energi , förnybar energi eller en kombination av båda. Det speciella arbetsområdet är konceptet med helt eller delvis självförsörjande dynamiska system som kräver noll eller reducerad extern energitillförsel . De utnyttjade teknologierna är särskilt associerade med självdrivna sensorer , regenerativa manöverdon , mänskliga drivna enheter och dynamiska system som drivs av förnybara resurser (t.ex. soldrivna luftskepp ) som självförsörjande system. Olika strategier kan användas för att förbättra designen av ett självdrivet system och bland dem undersöks antagandet av en bioinspirerad design för att visa fördelen med biomimetik för att förbättra effekttätheten.
Konceptet med "självdrivna dynamiska system" i figuren beskrivs enligt följande.
I. Ineffekt (t.ex. bränsleenergi som driver en fordonsmotor eller framdrivningssystem), eller inmatad excitation (t.ex. vibrationsexcitering till en struktur) till systemet. Källan till denna ingående energi kan vara förnybar energikälla (t.ex. solenergi till ett dynamiskt system).
II. Den kinetiska energin i ett dynamiskt systems rörelseriktning återvinns endast om systemet är stationärt (t.ex. en brostruktur), eller den återvinningsbara energin är försumbar i jämförelse med den effekt som krävs för rörelse (t.ex. en lågeffektsensor).
III. Rörelsen av det dynamiska systemet vinkelrätt mot den önskade rörelseriktningen är vanligtvis den bortkastade kinetiska energin i systemet (t.ex. den vertikala rörelsen hos en bilupphängning slösas bort för att värma energi i stötdämparna, eller vibrationer från en flygplansvinge omvandlas till värmeenergi genom strukturell dämpning).
IV. Den vertikala rörelsen av det dynamiska systemet är en källa till återvinningsbar kinetisk energi.
V. Den återvinningsbara kinetiska energin kan omvandlas till elektrisk energi genom en energiomvandlingsmekanism såsom ett elektromagnetiskt schema (t.ex. byte av den viskösa dämparen på en bilstötdämpare med regenerativt manöverdon), piezoelektrisk (t.ex. inbäddning av piezoelektriskt material i flygplansvingar), eller elektrostatisk (t.ex. vibration av en mikrokonsol i en MEMS-sensor).
VI. Den återvunna elektriska kraften kan lagras eller användas som en strömkälla.
VII. Den återvunna elektriska energin kan driva delsystem i det dynamiska systemet såsom sensorer och ställdon.
VIII. Den återvunna elektriska effekten kan realiseras som en input till själva det dynamiska systemet.
Sådana självdrivna system är särskilt fördelaktiga vid utveckling av självdrivna sensorer och självdrivna ställdon genom att använda energiskördningstekniker , där kinetisk energi omvandlas till elektrisk energi genom piezoelektriska, elektromagnetiska eller elektrostatiska elektromekaniska mekanismer. Att utveckla en självförsörjande sensor eliminerar användningen av en extern strömkälla som ett batteri och kan därför betraktas som ett självförsörjande system. Ett självförsörjande system kräver inget underhåll (t.ex. byte av sensorns batteri vid slutet av batteriets livslängd). Detta är särskilt fördelaktigt vid fjärranalys och applikationer i fientliga eller otillgängliga miljöer.