彭虎， 張進(jìn)秋， 張建， 黃大山， 韓朝帥

(1.陸軍裝甲兵學(xué)院 裝備保障與再制造系， 北京 100072； 2.陸軍裝甲兵學(xué)院 車輛工程系， 北京 100072；3.78638部隊(duì)， 四川 什邡 618408； 4.63960部隊(duì)， 北京 102205)

0 引言

車輛行駛過程中懸掛系統(tǒng)受路面激勵(lì)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，若能采用一定的裝置將該部分能量回收，則可減小車輛對(duì)電能的依賴，并起到節(jié)能的作用[1-3]。傳統(tǒng)饋能懸掛系統(tǒng)單獨(dú)采用1個(gè)電機(jī)作為執(zhí)行器，電機(jī)可分別工作于電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制和饋能兩種工況[4-5]。但該結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)減振和饋能之間的協(xié)調(diào)，且當(dāng)系統(tǒng)失效時(shí)無法提供電磁阻尼，不具備“失效- 安全”特性[6-7]?；诖?，以乘用車為對(duì)象，本文提出一種由阻尼可調(diào)的磁流變減振器(MRD)和電磁作動(dòng)器(EA)組成的并聯(lián)復(fù)合式電磁懸掛(PCES)結(jié)構(gòu)方案。其中，MRD具備良好的阻尼可調(diào)性能，當(dāng)系統(tǒng)失效時(shí)MRD的黏滯阻尼仍可充當(dāng)被動(dòng)阻尼進(jìn)行減振，系統(tǒng)具備“失效- 安全”特性；EA可工作于主動(dòng)控制或饋能工況。根據(jù)MRD和EA的工作特性，PCES可工作于被動(dòng)饋能(PER)、半主動(dòng)饋能(SER)、半主動(dòng)控制(SC)及主動(dòng)控制(AC)等4種工作模式，這種多工作模式可提高PCES對(duì)不同路況和駕駛需求的適應(yīng)性。

PCES包含MRD和EA 2個(gè)執(zhí)行器，如何實(shí)現(xiàn)各工作模式之間的切換，是PCES控制的重點(diǎn)。文獻(xiàn)[8-10]引入混雜系統(tǒng)理論，分別對(duì)混合動(dòng)力汽車不同工作模式切換及控制穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，但當(dāng)前對(duì)于包含2個(gè)及以上執(zhí)行器的混合類懸掛切換控制動(dòng)態(tài)特性與穩(wěn)定性的研究還不多見。David等[11]針對(duì)電磁懸架提出一種車輛動(dòng)力學(xué)性能和節(jié)能性能雙重目標(biāo)的控制策略，以解決車輛減振和節(jié)能性能之間的平衡。Pikes等[12]對(duì)懸架動(dòng)力學(xué)特性和饋能特性之間的矛盾關(guān)系進(jìn)行了研究，但未考慮采用模式切換來解決該問題。汪少華等[13]對(duì)半主動(dòng)控制懸架進(jìn)行了阻尼多模式切換控制，通過對(duì)車高的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了對(duì)直駛、轉(zhuǎn)向等多種路面工況的適應(yīng)性?？馨l(fā)榮等[14]針對(duì)電液自供能式作動(dòng)器，以瞬時(shí)功率為指標(biāo)設(shè)計(jì)了包含主動(dòng)模式和饋能模式的模式切換控制方法，滿足一定條件時(shí)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自供能。汪若塵等[15]對(duì)直線電機(jī)和可調(diào)阻尼器組成的混合懸架進(jìn)行了多模式切換控制研究，通過引入混雜自動(dòng)機(jī)模型設(shè)計(jì)模式切換控制策略，以適應(yīng)車輛對(duì)乘坐舒適性和行駛安全性的不同需求。張進(jìn)秋等[16]對(duì)軍用履帶電磁車輛懸掛系統(tǒng)的分檔控制進(jìn)行了研究，根據(jù)需求設(shè)定低阻尼能量回收檔、變阻尼能量回收檔和變阻尼主動(dòng)控制檔，提高了軍用履帶車輛對(duì)平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)不同懸掛需求的適應(yīng)能力。

本文針對(duì)懸掛系統(tǒng)狀態(tài)變化的連續(xù)特性和切換過程的離散特性，采用Stateflow軟件解決二者的耦合問題，并以PCES當(dāng)前時(shí)刻無控制下的模型作為參考模型，設(shè)計(jì)模型參考多模式切換控制器。將乘坐舒適性作為PCES的主要目標(biāo)，以車身垂直加速度(as)作為切換指標(biāo)，結(jié)合國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2631中as與乘坐舒適性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定切換閾值。利用Stateflow軟件建立模型參考多模式切換控制系統(tǒng)，確定切換規(guī)則和流程，并通過仿真與試驗(yàn)對(duì)該控制器切換性能進(jìn)行驗(yàn)證。

1 PCES系統(tǒng)建模與分析

1.1 PCES動(dòng)力學(xué)建模

下面分析控制器的性能。暫不考慮車輛的俯仰、側(cè)傾等動(dòng)力學(xué)特性，采用1/4車懸掛模型即可滿足切換控制對(duì)懸掛模型的需求。1/4車PCES動(dòng)力學(xué)模型如圖1所示。

圖1中：ms為車身質(zhì)量；mt為車輪質(zhì)量；ks為懸掛等效剛度；kt為車輪等效剛度；FEA為EA控制力；Fd為MRD控制力；xs為車身垂直位移；xt為車輪垂直位移；xr為路面激勵(lì)垂直位移，以垂直向上為正。

根據(jù)牛頓第2定律，懸掛運(yùn)動(dòng)微分方程

(1)

1/4車懸掛參數(shù)如表1所示。

表1 1/4車懸掛參數(shù)

PCES由MRD和EA并聯(lián)組成，兩執(zhí)行器相互獨(dú)立，可分別對(duì)MRD和EA進(jìn)行控制，避免復(fù)合式設(shè)計(jì)時(shí)相互間的電磁干擾。MRD具備較好的阻尼調(diào)節(jié)能力，其阻尼主要包含不可調(diào)黏滯阻尼和可調(diào)庫侖阻尼，其工作模式分別為無控制和SC兩種狀態(tài)，以C表示MRD的工作狀態(tài)，C=0為無控制狀態(tài)，C=1為SC狀態(tài)。EA可工作于無控制、AC和饋能3種狀態(tài)，以M表示，M=0為AC狀態(tài)，M=1為AC狀態(tài)，M=2為饋能狀態(tài)。據(jù)此可確定PCES各工作模式下MRD和EA的工作狀態(tài)，例如，PER模式下MRD無控制，EA工作于饋能狀態(tài)，則C=0、M=2(見表2)。

1.2 指標(biāo)及閾值的確定

表2 MRD及EA的工作狀態(tài)

表3 as，RMS與人體舒適性主觀評(píng)價(jià)的關(guān)系

由表3可知，as，RMS小于0.5 m/s2時(shí)，舒適性較好，可進(jìn)行饋能并切換至PER模式；當(dāng)as，RMS在0.5～1.0 m/s2之間時(shí)，舒適性一般，可切換至SER模式；當(dāng)as，RMS在1.0～1.6 m/s2之間時(shí)，舒適性變差，可切換至SC模式，以適當(dāng)提高舒適性；當(dāng)as，RMS大于1.6 m/s2時(shí)，舒適性差，可切換至AC模式，以提高舒適性。

1.3 切換規(guī)則

令[as，RMS]1=0.5 m/s2，[as，RMS]2=1.0 m/s2，[as，RMS]3=1.6 m/s2，PCES的切換控制規(guī)則如表4所示。根據(jù)判定邏輯的結(jié)果，滿足as，RMS的切換條件后，切換到相應(yīng)的PCES工作模式，決定EA和MRD的工作狀態(tài)。

具體模式切換控制規(guī)則如下：

1) PER模式。當(dāng)as，RMS≤[as，RMS]1時(shí)，乘坐舒適性較好，且懸掛撞擊限位塊的概率較小，則切換至PER模式，無需減振，系統(tǒng)處于完全饋能狀態(tài)。

表4 切換控制規(guī)則

2) SER模式。當(dāng)[as，RMS]1

3) SC模式。當(dāng)[as，RMS]2

4) AC模式。當(dāng)as，RMS> [as，RMS]3時(shí)，乘坐舒適性較差，需要進(jìn)行減振控制。由于懸掛撞擊限位塊的概率也較大，需要進(jìn)行主動(dòng)控制，系統(tǒng)切換至AC模式。

1.4 多模式切換系統(tǒng)

PCES的4個(gè)工作模式為離散事件，而對(duì)as的測量和計(jì)算為連續(xù)事件，故整個(gè)系統(tǒng)既包含離散事件又包含連續(xù)事件，稱為混雜系統(tǒng)[17]。Simulink/Stateflow為有限狀態(tài)機(jī)和流程圖構(gòu)建組合時(shí)序邏輯決策模型的仿真環(huán)境，可用來設(shè)計(jì)邏輯切換系統(tǒng)，且與Simulink模塊具有較好的兼容性，因此本文采用Stateflow軟件設(shè)計(jì)狀態(tài)流程圖。

下面采用混雜自動(dòng)機(jī)模型來描述多模式切換系統(tǒng)，以p表示工作模式，以p1～p4分別表示PER、SER、SC和AC模式。系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)變量為as，連續(xù)輸入變量為xr、F，離散輸入變量為C、M，連續(xù)輸出變量為as，RMS，輸出給控制器以確定系統(tǒng)所需工作模式。

系統(tǒng)工作模式p與as,RMS、C、M的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表5所示。

離散狀態(tài)之間的離散事件p1～p4之間可以相互轉(zhuǎn)換，4個(gè)離散事件共有12條可能切換的離散事件發(fā)生，離散事件切換關(guān)系如圖2所示。

多模式切換系統(tǒng)工作的主要路面等級(jí)范圍為A～D，由路面仿真求均方根值可得輸入變量xr的范圍為-0.3～0.3 m，F(xiàn)EA的取值范圍為-1 200～1 200 N.

表5 p與as,RMS、C、M的對(duì)應(yīng)關(guān)系

2 模型參考多模式切換控制策略

2.1 模型參考多模式切換控制器設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)多模式切換控制策略的過程中，tg的取值決定了執(zhí)行1次切換控制判斷的間隔時(shí)長，若tg取值較小，則切換過于頻繁，對(duì)控制系統(tǒng)和執(zhí)行器的壽命會(huì)產(chǎn)生影響；若tg取值過大，則切換需要間隔很長時(shí)間才能判定一次，無法達(dá)到有效的切換控制效果。文獻(xiàn)[13]在對(duì)阻尼器進(jìn)行阻尼多模式切換控制時(shí)，設(shè)計(jì)的時(shí)間間隔參考值為2 s，由于阻尼器為SC裝置，其阻尼值可以在較短時(shí)間內(nèi)執(zhí)行多次切換，2 s的切換時(shí)間間隔參考值滿足設(shè)計(jì)需求。文獻(xiàn)[15]針對(duì)直線電機(jī)與可調(diào)阻尼器混合懸掛設(shè)計(jì)的多模式切換控制器，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出的時(shí)間為5 s，每隔0～5 s時(shí)間區(qū)間進(jìn)行1次計(jì)算。時(shí)間區(qū)間越短，對(duì)凸塊及凹坑等路況突發(fā)情形的濾波性能越差；時(shí)間區(qū)間過長，數(shù)據(jù)又過于平滑，無法體現(xiàn)當(dāng)前路面的真實(shí)情形，且需要處理的數(shù)據(jù)量會(huì)大幅度增加，進(jìn)而影響系統(tǒng)響應(yīng)速度。綜合考慮上述因素，本文將tg設(shè)為10 s.

考慮以下情形：假如前一時(shí)刻PCES工作于SC模式，由于SC的存在，舒適性指標(biāo)得到了提高，as下降。下一時(shí)刻由于舒適性指標(biāo)得到改善，切換控制器判定可適當(dāng)降低對(duì)舒適性的要求，從而切換至PER或SER模式，但實(shí)際上仍處于需要SC的控制模式下，則此時(shí)從SC模式切換至PER或SER模式便是不對(duì)的。該問題會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)判定出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致系統(tǒng)的紊亂。

為解決上述問題，設(shè)計(jì)一種模型參考多模式切換控制器，如圖3所示。以與PCES被控之前參數(shù)完全一致的等效模型作為參考模型，參考模型的輸出指標(biāo)值as經(jīng)均方根值計(jì)算后，作為Stateflow切換控制器的輸入，與as，RMS對(duì)應(yīng)的閾值進(jìn)行比較之后，輸出的工作模式信號(hào)傳輸給穩(wěn)定模塊，經(jīng)穩(wěn)定模塊判定系統(tǒng)穩(wěn)定后，工作模式信號(hào)輸入到協(xié)調(diào)控制器中。基礎(chǔ)阻尼力為參考模型的阻尼參數(shù)，結(jié)合相應(yīng)的控制算法和路面輸入，PCES執(zhí)行對(duì)應(yīng)模式下的控制選擇(AC、SC或饋能)，然后分別輸出對(duì)EA或MRD的控制指令，EA或MRD輸出相應(yīng)的控制力FEA和Fd，以控制PCES. PCES參考模型是指在控制力未作用之前的模型，例如，在PER模式下，參考模型的基礎(chǔ)阻尼應(yīng)包含MRD黏滯阻尼以及EA機(jī)械摩擦阻尼和電磁阻尼；而在AC模式下，參考模型基礎(chǔ)阻尼應(yīng)包含MRD黏滯阻尼和EA機(jī)械摩擦阻尼，當(dāng)PCES工作模式改變時(shí)，參考模型的參數(shù)隨之改變。

2.2 模式切換控制流程

模式切換控制流程如圖4所示。由圖4可見：模式切換模塊接收的輸入信號(hào)為控制器計(jì)算得到的as，RMS，根據(jù)表4進(jìn)行判斷后，切換至對(duì)應(yīng)的工作模式預(yù)備狀態(tài)，通過穩(wěn)定性模塊的判定，若符合穩(wěn)定性判定要求，則執(zhí)行切換；否則不切換，保持原工作模式。最后輸出工作模式信號(hào)，從而PCES工作于新的工作模式。

2.3 穩(wěn)定性判定模塊設(shè)計(jì)

切換控制的切換過程是一個(gè)工作模式轉(zhuǎn)換的過程，系統(tǒng)由一個(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一個(gè)工作狀態(tài)時(shí)，若系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換過快或短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換過于頻繁，則都會(huì)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。本文在該切換控制系統(tǒng)中嵌入穩(wěn)定性判定模塊，以提高PCES控制模式的切換穩(wěn)定性，穩(wěn)定性判定模塊如圖5所示，圖中tg=10 s，k為均方根值計(jì)算次數(shù)，Z表示C或M的值。穩(wěn)定模塊設(shè)計(jì)原理如下：首先，初始化k=0，判定Z(k+1)與Z(k)是否相等，若不等，則繼續(xù)判定Z(k+2)與Z(k)是否相等，若不等，則繼續(xù)判定Z(k+3)與Z(k)是否相等，若不等，則表明切換至PER模式的系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定，可以進(jìn)行切換；若這3次判斷中有任何一次判定結(jié)果是相等，則均不執(zhí)行切換，k的值加1，回到初值，重新進(jìn)行判斷。切換至其余工作模式的穩(wěn)定性判定模塊與此類似。

將連續(xù)系統(tǒng)離散化，以離散數(shù)據(jù)表示每一刻系統(tǒng)的狀態(tài)，然后通過計(jì)算判定切換控制的過程，將時(shí)間的概念模糊化，以更利于工程實(shí)際應(yīng)用。

3 多模式切換控制仿真及試驗(yàn)

對(duì)PCES的運(yùn)行工況進(jìn)行分析，設(shè)置好多模式切換控制規(guī)則和控制模式后，將切換控制器、控制算法與懸掛動(dòng)力學(xué)模型相結(jié)合，建立PCES多模式切換控制系統(tǒng)。系統(tǒng)包含的模塊包括路面激勵(lì)模塊、懸掛模型模塊、參考模型模塊、均方根值計(jì)算模塊、模式判定模塊、模式切換模塊、穩(wěn)定性判定模塊及協(xié)調(diào)控制模塊等8個(gè)模塊。下面設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，并對(duì)模型參考多模式切換控制器的性能進(jìn)行仿真和試驗(yàn)分析。

3.1 仿真分析

EA及MRD的工作原理均為電磁感應(yīng)式，響應(yīng)時(shí)間較短，通常為毫秒級(jí)，在此忽略執(zhí)行元件的滯后。設(shè)置時(shí)長為160 s：0～40 s為A級(jí)路面，車速40 m/s；40～80 s為B級(jí)路面，車速30 m/s；80～120 s為C級(jí)路面，車速30 m/s；120～160 s為D級(jí)路面，車速15 m/s. 另外，PER模式下電磁阻尼系數(shù)取cem=400 N·s/m. AC算法采用主動(dòng)天棚控制，SC算法采用半主動(dòng)天棚on-off控制。其余參數(shù)取表1中的參數(shù)，以被動(dòng)懸掛為對(duì)比，各指標(biāo)時(shí)域圖如圖6所示，圖中，fd表示懸掛動(dòng)行程，D表示車輪動(dòng)載荷，Pem表示電磁阻尼吸收功率。

圖6中：“穩(wěn)定C”表示經(jīng)穩(wěn)定模塊輸出的MRD工作模式；“穩(wěn)定M”表示經(jīng)穩(wěn)定模塊輸出的EA工作模式；每一段tg的初值代表上一段時(shí)間區(qū)間的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，例如圖6(a)中as，RMS的0～10 s區(qū)間值為10～20 s區(qū)間的初值0.389 m/s2.

由圖6(a)可知，隨著路面等級(jí)的增加，路面激勵(lì)幅值不斷增大。A級(jí)路面下的as，RMS小于[as，RMS]1，B級(jí)路面下的as，RMS介于[as，RMS]1和[as，RMS]2之間，C級(jí)路面下的as，RMS介于[as，RMS]2和[as，RMS]3之間，D級(jí)路面下的as，RMS大于[as，RMS]3，PCES控制力為MRD和EA的合力，在AC模式以前，控制力普遍在1 500 N以內(nèi)，主要為阻尼力；在AC模式下，大部分時(shí)間內(nèi)主動(dòng)控制力小于1 000 N，少部分瞬時(shí)主動(dòng)控制力在部分時(shí)刻大于1 000 N，但持續(xù)時(shí)間很短，此時(shí)以最大1 000 N代替大于1 000 N的主動(dòng)控制力，基本不會(huì)對(duì)控制結(jié)果產(chǎn)生影響。由圖6(b)可知，PCES隨時(shí)間軸的推進(jìn)在PER、SER、SC和AC模式之間依次切換，MRD的工作狀態(tài)由0到1再到0，而EA的工作狀態(tài)由2到0再到1. 以由PER模式切換至SER模式為例，在50 s處判定出需要進(jìn)行切換后，再經(jīng)過兩次判定發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定，可以進(jìn)行切換，因此70 s時(shí)，穩(wěn)定C和穩(wěn)定M進(jìn)行了切換。同理，SER模式切換至SC模式以及SC模式切換至AC模式亦進(jìn)行了有效的切換，表明該切換控制器達(dá)到了切換控制的目的。由圖6(c)可知，在PER、SER、SC和AC各模式下，與被動(dòng)懸掛相比，經(jīng)過控制后as依次有所減小，但與此同時(shí)，fd和D有所增加。饋能持續(xù)時(shí)間區(qū)間為0～110 s，A級(jí)路面Pem通常在10 W以內(nèi)，B級(jí)路面大多數(shù)時(shí)刻在0～30 W之間，C級(jí)路面大多數(shù)時(shí)刻在0～50 W之間。具體的各指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表6所示，表中，fd，RMS表示fd的均方根值，DRMS表示D的均方根值。

表6 各指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由表1和表6可知，PCES總阻尼c0+cm+cem=1 300 N·s/m略小于被動(dòng)懸掛阻尼1 600 N·s/m，由文獻(xiàn)[18]可知，阻尼越小，則懸掛越軟，舒適性越好，但會(huì)犧牲一定的fd和D，在仿真時(shí)長為0～70 s時(shí)間內(nèi)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果印證了上述結(jié)論。在70 s處PCES由PER模式切換至SER模式，直到110 s處切換至SC模式，在150 s處切換至AC模式。70～110 s時(shí)間內(nèi)，PCES SC和饋能同時(shí)進(jìn)行，cem增加了PCES的不可調(diào)阻尼，MRD阻尼調(diào)節(jié)區(qū)間有限；110～150 s時(shí)間內(nèi)，PCES工作于純SC狀態(tài)，其對(duì)as，RMS的抑制效果好于SER模式。PER、SER和SC模式下對(duì)乘坐舒適性的改善分別為3%、6%和10%左右，同時(shí)，fd，RMS和DRMS有不同程度的惡化，但均未超過各自的許用值，總體而言，SC模式的振動(dòng)控制效果有限。AC模式下使as，RMS降低了32.25%，起到了很好的控制效果，除對(duì)DRMS有一定程度的惡化外，對(duì)fd，RMS影響不大，對(duì)比SC模式可見，AC模式的性能要好于SC模式。A級(jí)路面幅值較小，故Pem也較小，僅1.6 W左右；B級(jí)路面下，控制或者不控制對(duì)Pem的影響不大，Pem基本在4～5 W之間；C級(jí)路面下，Pem接近20 W. 若按照總饋能效率在30%左右計(jì)算，則A、B、C級(jí)路面平均饋能功率分別為0.5 W、1.5 W、5.5 W左右。當(dāng)MRD線圈內(nèi)阻r=2.2 Ω時(shí)，若SC模式下的平均控制電流I=0.5 A，則可得控制MRD的平均功耗P=I2r=0.55 W. 由此可知，B級(jí)路面以上，PCES均可基本實(shí)現(xiàn)MRD工作于SC模式下的自供能，若能提高饋能效率，則多余能量還可進(jìn)行存儲(chǔ)，可在工作于AC模式時(shí)提供控制能耗，降低PCES對(duì)能源的依賴，具有較好的實(shí)用價(jià)值。

3.2 試驗(yàn)分析

為檢驗(yàn)多模式切換控制器的性能，下面基于PCES搭建多模式切換控制試驗(yàn)系統(tǒng)(見圖7)。將仿真路面導(dǎo)入到激振控制臺(tái)中，液壓激振頭按照輸入數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)激振。

多模式切換控制試驗(yàn)系統(tǒng)框圖如圖8所示。該系統(tǒng)主要由PCES系統(tǒng)、傳感器、數(shù)據(jù)采集和控制集成系統(tǒng)、電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、整流橋、整流電路(DC/DC)以及超級(jí)電容等組成。工作時(shí)，路面激勵(lì)使懸掛振動(dòng)，數(shù)據(jù)采集模塊采集傳感器檢測的車輛狀態(tài)信息，控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并進(jìn)行控制計(jì)算后，給出控制信號(hào)分別對(duì)MRD或者EA進(jìn)行控制。對(duì)MRD進(jìn)行控制時(shí)，控制器輸出信號(hào)至電流驅(qū)動(dòng)模塊，電流驅(qū)動(dòng)模塊輸出相應(yīng)的控制電流加載至MRD；對(duì)EA工作于AC模式時(shí)，控制器輸入信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，輸出對(duì)應(yīng)控制電流給EA；EA工作于饋能模式時(shí)，能量通過整流橋后將交流電變成直流電，再經(jīng)過DC/DC模塊進(jìn)行升降壓后，電能輸入到超級(jí)電容，實(shí)現(xiàn)饋能。

4 結(jié)論

本文針對(duì)傳統(tǒng)饋能懸掛難以解決減振及饋能之間存在的矛盾，提出MRD與EA并聯(lián)的結(jié)構(gòu)方案。根據(jù)MRD及EA各自工況的差異，從舒適性角度出發(fā)，確定as，RMS與PCES不同工作模式間的對(duì)應(yīng)區(qū)間，設(shè)計(jì)模型參考多模式切換控制器，并對(duì)控制器性能進(jìn)行仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證。主要得到如下結(jié)論：

1) 對(duì)乘坐舒適性的改善方面，AC效果優(yōu)于無控制及SC，A級(jí)路面下乘坐舒適性較好，PCES可工作于PER模式；B級(jí)路面以上，PCES基本可實(shí)現(xiàn)SC下的自供能；D級(jí)路面以上，PCES工作于AC模式以改善乘坐舒適性。根據(jù)不同的激勵(lì)條件調(diào)整工作模式，提高了PCES對(duì)不同路況的適應(yīng)能力，有益于發(fā)揮其最優(yōu)性能。

2) 當(dāng)滿足切換條件時(shí)，PCES可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)工況下的模式切換，達(dá)到了切換控制的目的；試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果基本相當(dāng)，二者相對(duì)誤差為3%～8%左右，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的有效性；饋能電壓隨路面等級(jí)的增加而增加，較惡劣的路面工況有益于饋能，但同時(shí)乘坐舒適性也會(huì)惡化；采用多模式切換控制可有效協(xié)調(diào)減振及饋能之間的矛盾關(guān)系，在改善乘坐舒適性的同時(shí)可進(jìn)行饋能，具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值。