空气悬架系统的理想孪生动挠度跟踪控制策略

作     者：赵雷雷 张浩 于曰伟 甄冉 丁钒 单溪玉 丁家和 

作者机构：山东理工大学交通与车辆工程学院 山东安博机械科技股份有限公司研发部 山东美晨工业集团有限公司研发中心 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：2025年第01期

页      面：159-171页

核心收录：

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：2024年度北京市自然科学基金-小米联合创新基金资助项目(L243024) 山东省重点扶持区域引进急需紧缺人才项目(2022-30) 

主　　题：车辆 空气悬架 节能减振 理想孪生动挠度 

摘      要：为解决车辆主动悬架系统减振效果与控制能耗间的矛盾，基于“数字孪生、以虚控实、节能减振理念，提出了主动空气悬架系统的理想孪生动挠度跟踪控制策略。首先，以车辆座椅主动空气悬架系统为例，利用准零刚度系统构建了真实空气悬架系统的理想数字孪生体，同时建立了该孪生体的参数匹配设计方法；然后，以空气弹簧气体压力控制为节点，设计了外环位置模糊非奇异快速终端滑模控制器，以及考虑空气弹簧充放气过程中电磁阀非线性流量特性的内环气压控制器，进而实现真实悬架系统对实际激励下孪生体动挠度的跟踪；最后，通过台架模拟实验与整车平顺性仿真实验，对所提控制策略的有效性与先进性进行了验证。结果表明：与以降低加速度为控制目标的传统控制策略相比，所提策略在随机路况下的座椅垂向振动加速度均方根更小且控制能耗均方根最小降幅达65.0%,冲击路况下座椅垂向振动剂量也更小且主动控制力最大降幅高达45.5%。所提策略性能明显优于传统策略，能在有效提高悬架系统减振性能的同时大幅降低主动控制能耗，有效解决了上述矛盾，可推广应用于各类主动悬架系统，为节能减振提供新的研究思路。