多作动器协同的特种车辆主动悬架控制方法

doi:10.3901/JME.2025.08.228

机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (8): 228-239.doi: 10.3901/JME.2025.08.228

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多作动器协同的特种车辆主动悬架控制方法

张聪^1,2, 刘爽^1,2, 赵丁选³, 卫燕侨^1,2, 刘世纪¹

1. 燕山大学电气工程学院秦皇岛 066004;
2. 燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室秦皇岛 066004;
3. 燕山大学机械工程学院秦皇岛 066004

收稿日期:2024-05-15 修回日期:2024-11-12 出版日期:2025-04-20 发布日期:2025-05-10
作者简介:张聪，男，1987年出生，博士，副教授。主要研究方向为运载系统动力学与控制、协同控制、振动控制。E-mail：zhangcong@ysu.edu.cn;刘爽(通信作者)，男，1978年出生，博士，教授，博士研究生导师。主要研究方向为复杂机电系统动力学分析与控制。E-mail：shliu@ysu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(U20A20332, 62303397)、河北省自然科学基金(A2022203024、F2021203028)、中央引导地方科技发展资金(基础研究项目)(216Z1902G)、河北省自然科学基金创新研究群体(E2024203257)和省级重点实验室绩效补助经费(22567612H)资助项目。

Multi-actuator Cooperation Empowered Active Suspension Control Method for Special Vehicles

ZHANG Cong^1,2, LIU Shuang^1,2, ZHAO Dingxuan³, WEI Yanqiao^1,2, LIU Shiji¹

1. School of Electrical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004;
2. Key Lab of Industrial Computer Control Engineering of Hebei Province, Yanshan University, Qinhuangdao 066004;
3. School of Mechanical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004

Received:2024-05-15 Revised:2024-11-12 Online:2025-04-20 Published:2025-05-10

摘要/Abstract

摘要： 针对特种车辆的行车调平和行驶平顺双重需求，提出多作动器协同的主动悬架控制方法。将整车等效为由作动器驱动的带有相互耦合关联的悬架节点，建立面向控制器设计的全驱动型悬架节点动力学模型。针对系统状态不可测，但误差可解算的实际情况，提出基于误差的协同控制器和扩张状态观测器，实现高精度行车调平。开拓从“面”到“点”的新视角，探索改善行驶平顺性的新思路和新方法。在协同调平框架下，有机融入经典加速度阻尼控制方法，以达成行车调平和行驶平顺的双重目标。借助汽车系统仿真软件Carsim验证提出方法的有效性。结果表明，与单纯行车调平控制方法对比，所提方法调平效果相当，平顺特性更优；与经典平顺控制方法对比，所提方法凭借协同调平的框架优势进一步提升了车辆的平顺特性。

关键词: 主动悬架, 协同控制, 行车调平, 行驶平顺性, 扩张状态观测器

Abstract: A multi-actuator cooperation empowered active suspension control methodology is proposed for driving leveling and riding comfort of special vehicles. A fully driven suspension nodes dynamics model aimed at controller design is established by decomposing the entire vehicle into coupled suspension nodes driven by actuators. An error-based cooperative controller and an error-based extended state observer are proposed to achieve high-precision driving leveling regarding the fact that the system states are unmeasurable but the errors can be solved. A new perspective from ‘surface’ to ‘point’ is developed to expand new ideas and methods for improving riding comfort. The classic acceleration damping driven control method is organically integrated into the driving leveling framework to achieve the dual goals of driving leveling and ride comfort. The effectiveness of the proposed method is verified by Carsim. The results show that compared with the pure driving leveling control method, its driving leveling effect is equivalent and its riding comfort characteristics are better; Compared with classic acceleration damping driven control methods, the proposed method further enhances the riding comfort caused by the advantages of the driving leveling framework.

Key words: active suspension, cooperative control, driving leveling, riding comfort, extended state observer

中图分类号:

U461
TP273

张聪, 刘爽, 赵丁选, 卫燕侨, 刘世纪. 多作动器协同的特种车辆主动悬架控制方法[J]. 机械工程学报, 2025, 61(8): 228-239.

ZHANG Cong, LIU Shuang, ZHAO Dingxuan, WEI Yanqiao, LIU Shiji. Multi-actuator Cooperation Empowered Active Suspension Control Method for Special Vehicles[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2025, 61(8): 228-239.

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