随着无线传感技术和MEMS技术的发展,对能量供给的微型化和集成化提出了要求。当前的供能方式以化学电池为主,存在定期维护以及环境污染等不便,因此寻求新的能量供给方式尤为重要。自然界中,振动的分布十分广泛且蕴含着巨大的能量,通过振动能量收集器代替传统化学电池将解决低功耗便携式电子设备和无线传感器供能问题。由于压电材料具备机械能量和电能相互转化的力-电耦合特性,且具有结构简单和易于集成的优势,因此压电能量收集技术受到了广泛的重视。在众多提高能量收集效率的压电能量收集器结构设计中,双稳态结构作为一种简单可靠且易于实现的系统,被广泛应用于宽频压电振动能量收集器的设计。因此,针对双稳态能量收集器的结构优化和动力学性能的研究对微型电子设备自供能的发展具有非常高的实际意义。本文基于动态磁耦合以及屈曲梁的突变特性提出了两种双稳态压电能量收集器,通过数值模拟和实验研究了其在低风速或低频振动激励下的动力学响应,分析了不同系统参数对压电能量收集器的输出电压的影响规律。基于动态磁耦合的驰振能量收集器,降低了切入风速,提高了低风速下的能量收集效率;可调节预应力的悬臂式双稳态压电能量收集器相较于线性刚度系统,大幅拓宽了扫频激励下的响应频带;在附加方形钝头体后的驰振电压响应也得到大幅提高。主要工作和结果如下:（1）提出了一种动态磁耦合驰振能量收集器。首先根据能量法建立了磁耦合驰振能量收集系统的多场耦合振动控制方程。其次,通过数值模拟比较分析了低风速下动态磁耦合驰振能量收集系统（DM-GEH）和固定磁耦合驰振能量收集系统（FM-GEH）的电压输出。DM-GEH系统的切入风速提前了81.82%,在1m/s-5m/s风速范围内能量收集效率提高了124.22%。最后,针对弹簧支撑刚度进行参数优化,提升了低风速下能量收集效率。结果表明改变固定磁铁支撑方式至弹性支撑将降低系统的振动频率以及切入风速,弹簧刚度为500N/m时的系统相较于弹簧刚度为1000N/m时,切入风速降低54.55%,能量收集效率提高了15.35%。（2）提出了一种可调节预应力的悬臂式双稳态压电能量收集器,通过实验测得了其分段式恢复力曲线。实验研究了定频激励、扫频激励以及随机激励下位移压缩量、激励方向对以及电阻对输出电压的影响规律;结果表明,悬臂式双稳态压电能量收集器的位移压缩量存在最优值,在1g加速度的扫频实验中,0.2mm位移压缩量（Δy=0.2mm）系统电压大幅响应（电压幅值＞30V）频带范围比Δy=0mm时正向扫频和逆向扫频中分别增加了740%和1330%;而比Δy=0.25mm时在正向扫频和逆向扫频中分别增加了40%和72%。最优激励方向随着激励的频率而改变,系统在7.5Hz和9Hz频率激励下最优激励方向分别出现在转角为40°和50°方向。系统在1g加速度、7Hz激励频率下的最优负载电阻为140kΩ,相应的输出功率为0.68m W。在随机激励实验中,研究了系统在两种预应力下电压和应变响应随激励强度和激励方向的变化规律。结果表明,在Δy=0.2mm和Δy=0.25mm时,系统的电压和应变响应均随激励强度的增加而增大。最优激励方向也受到预应力的影响,在Δy=0.2mm位移压缩量下,系统的最大电压响应出现在转角为40°方向;而在Δy=0.25mm的位移压缩量下,系统的最大电压响应出现在转角为60°方向。（3）通过在可调节预应力的悬臂式压电能量收集器的悬臂梁前端添加钝头体,构建了双稳态驰振能量收集系统。通过x Flow有限元软件,模拟了钝头体在不同攻角下的升力变化,拟合出了钝头体的升力曲线。通过风洞实验测得了系统在不同风速下的电压和应变响应变化曲线,对比了其在不同风速下的振动频率以及最优负载电阻;探究了轴向压缩量对系统的电压响应以及最优负载电阻的影响规律;搭建了基于能量收集系统的实验应用平台,验证其为微型电子设备的供能能力。结果表明,与Δy=0mm时的线性驰振系统的电压响应相比,Δy＞0时臂式压电双稳态能量收集器存在临界阈值,当风速低于临界阈值时,线性系统的效果相对占有优势;而当风速高于该临界值时,双稳态能量收集器的响应更大。对于双稳态系统,发生跳跃临界阈值与以及响应幅值都和预应力压缩量有关,Δy=0.3mm时系统的发生跳跃临界阈值更大,且在各风速下的电压响应都要小于Δy=0.2mm时的系统。