本发明公开一种随机环境下三稳态俘能器的直流功率统计量化预测和性能优化方法，属于俘能器领域。本发明实现方法为：考虑随机环境中色噪声激励，引入色噪声和谐波激励，建立机电耦合三稳态俘能器的随机系统模型；利用所述系统将环境中振动能转换为直流电，实现所述系统直流功率的统计量化预测；本发明还实现三稳态俘能器系统的性能优化，以系统二阶距、整流电压的期望、直流功率的期望、系统俘能率作为性能指标，分析色噪声强度、色噪声相关时间、周期激励、机电耦合系数、时间常数比、阻尼系数对三稳态俘能器采集性能的影响，实现随机旋转环境中三稳态俘能器系统的直流功率的统计量化预测，同时提高压电俘能器从随机振源中俘获电能的能力。