中文摘要：

压电俘能器的工作效率与压电结构拓扑构型以及负载电路息息相关。单方面进行压电结构构型设计或负载电路设计都无法获得最佳性能的压电俘能系统。因此，在俘能器设计阶段，需要将压电结构与电路有效地连接在一起，进行整体分析和协同优化。本课题研究建立基于压电结构与负载电路耦合模型的压电俘能器拓扑优化设计问题的数学提法、求解方法和实现技术，发展实现结构拓扑与电路参数一体化并发设计理念的方法，为高性能压电俘能器的设计提供必要的技术支持。具体研究内容包括首先建立压电结构与负载电路的耦合分析模型，分析俘能器重要结构参数和电路参数对其性能的影响机理。在此基础上，研究压电结构拓扑描述与演化方式以及俘能效率分析技术，建立特定工作环境下（特定频率或宽带随机振动）高性能压电俘能器的拓扑优化设计问题的提法；考虑压电结构与负载电路的相互影响，建立结构拓扑描述参数与电路参数协同优化设计的理论和方法。