基于数字孪生的摩擦片管理方法、系统、车辆及介质

技术领域

本发明涉及车辆制动技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生的摩擦片管理方法、系统、车辆及介质。

背景技术

对于车辆制动系统中摩擦片的管理，现有技术中大多采用警报的方式，在摩擦片上安装传感器，当摩擦片磨损到一定程度时，将会触发警报；而报警方式基本有两种，一种是比较简单的机械报警，即当摩擦片被磨损到暴露出报警器时，通过报警器摩擦发出刺耳声音，以起到报警作用；另一种是传感器式，则传感器在正常工作状态下一般设置为常开，传感器始终是通路，此时在车辆仪表盘上不会出现报警显示，但是当传感器的线被磨断时，传感器就成了断路，此时仪表盘上开始出现报警显示，提示车主制动出现异常情况，以便制动系统能够得到实时维护。

对于如何延长制动系统摩擦片的使用寿命，现有技术更倾向于从摩擦片的加工工艺或者制作原材料方面提升摩擦片的耐性，而很少从摩擦片使用过程的角度对磨损进行管理，也无法对摩擦片的磨损量进行实时估计；此外，摩擦片的磨损不仅意味着其寿命的降低，也影响着其使用过程中车辆制动的效果；例如，对于液压系统来说，细微的轮缸位移也会影响制动压力的值，而现有的制动系统在进行制动控制时通常不考虑摩擦片的磨损，导致制动效果越来越差。

因此，需要一种基于数字孪生的摩擦片管理方法、系统、车辆及介质，能够实时模拟摩擦片的磨损状况，并基于摩擦片的磨损状况对制动系统进行制动管理，提升制动效果与驾驶安全性。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于数字孪生的摩擦片管理方法、系统、车辆及介质，能够实时模拟摩擦片的磨损状况，并基于摩擦片的磨损状况对制动系统进行制动管理，提升制动效果与驾驶安全性。所述技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种基于数字孪生的摩擦片管理方法，包括：

获取多个摩擦片初始的实物状态数据；

根据初始的所述实物状态数据，建立初始的数字孪生模型；其中，所述数字孪生模型包括多个所述摩擦片的数字孪生体；

获取多个所述摩擦片当前的工作环境信息、振动信息与累计使用时间；

根据当前的所述工作环境信息与所述振动信息，基于每个所述摩擦片对应的所述数字孪生体与长短时记忆网络，得到每个所述摩擦片对应的所述数字孪生体当前的磨损速度；

根据所述磨损速度与所述累计使用时间，得到当前所述数字孪生体的磨损程度；

根据所述数字孪生体的磨损程度，实时更新所述数字孪生模型中所述数字孪生体的厚度与磨损总量，得到实时更新后的所述数字孪生模型；

根据实时更新后的所述数字孪生模型，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片进行制动管理。

进一步地，所述磨损速度以磨损速度级别表示，所述磨损速度级别分为1～10的十个级别，十个所述磨损速度级别的范围对应于所述摩擦片最高允许磨损速度的0～100％。

进一步地，在所述根据当前的所述工作环境信息与所述振动信息，基于每个所述摩擦片对应的所述数字孪生体与长短时记忆网络，得到每个所述摩擦片对应的所述数字孪生体当前的磨损速度之前，所述方法还包括：

设置不同的工作环境、不同磨损的工况，通过仿真模拟获得所述摩擦片的振动信息与累计使用信息，以获得所述长短时记忆网络的训练集。

进一步地，所述根据实时更新后的所述数字孪生模型，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片进行制动管理包括：

根据所述数字孪生体的所述磨损程度，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片上施加的制动力进行重分配；

根据所述数字孪生体的所述磨损程度，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片上施加的制动力进行制动控制补偿；

根据所述数字孪生体的所述磨损程度，进行对应的所述摩擦片的更换提醒。

进一步地，所述根据所述数字孪生体的所述磨损程度，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片上施加的制动力进行重分配包括：

根据所述磨损程度所对应的1～10的十个磨损程度级别，将所述磨损程度转换为所述磨损程度级别表示；其中，所述磨损程度级别的范围对应于所述摩擦片最大允许磨损量的10～100％；

判断任意两个所述数字孪生体的所述磨损程度级别之间的最大差值是否大于预设差值；

若判断结果为所述最大差值大于所述预设差值，则根据所有所述磨损程度级别，计算每个所述摩擦片的制动力加权系数；

根据总需求制动力与每个所述制动力加权系数，计算每个所述摩擦片的需求制动力；

将所述需求制动力分配到对应的所述摩擦片上；

若判断结果为所述最大差值不大于所述预设差值，则将所述总需求制动力均分到每个所述摩擦片上。

进一步地，所述根据所述数字孪生体的所述磨损程度，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片上施加的制动力进行制动控制补偿包括：

对需求制动力与所述摩擦片的实际磨损均进行模糊化处理；其中，所述实际磨损由所述摩擦片的最大允许磨损量与对应的所述数字孪生体的所述磨损程度级别计算得到；

根据模糊化处理后的所述需求制动力与所述实际磨损，通过制动力补偿的模糊规则表获得模糊化处理后的制动力补偿；

对模糊化处理后的所述制动力补偿进行去模糊化，得到所述制动力补偿；

将所述需求制动力与所述制动力补偿相加，得到纠正后的所述制动力，并将所述制动力施加于对应的所述摩擦片上。

进一步地，所述根据所述数字孪生体的所述磨损程度，进行对应的所述摩擦片的更换提醒包括：

判断每一个所述摩擦片对应的所述磨损程度级别是否达到第一预设级别；

若至少一个所述磨损程度级别达到所述第一预设级别，则进行首次更换提醒；

判断所述磨损程度级别是否达到第二预设级别；

若所述磨损程度级别达到所述第二预设级别，则每隔预设时间进行一次更换提醒；

若所述磨损程度级别达到所述第一预设级别且未达到所述第二预设级别，则在所述磨损程度级别每提升一个级别时，进行一次更换提醒；

若所有所述摩擦片的所述磨损程度级别均未达到所述第一预设级别，则不进行更换提醒。

另一方面，本发明提供了一种基于数字孪生的摩擦片管理系统，包括：

数据获取模块，用于获取多个摩擦片初始的实物状态数据；

模型建立模块，用于根据初始的所述实物状态数据，建立初始的数字孪生模型；其中，所述数字孪生模型包括多个所述摩擦片的数字孪生体；

当前信息获取模块，用于获取多个所述摩擦片当前的工作环境信息、振动信息与累计使用时间；

磨损速度映射模块，用于根据当前的所述工作环境信息与所述振动信息，基于每个所述摩擦片对应的所述数字孪生体与长短时记忆网络，得到每个所述摩擦片对应的所述数字孪生体当前的磨损速度；

磨损程度映射模块，用于根据所述磨损速度与所述累计使用时间，得到当前所述数字孪生体的磨损程度；

模型更新模块，用于根据所述数字孪生体的磨损程度，实时更新所述数字孪生模型中所述数字孪生体的厚度与磨损总量，得到实时更新后的所述数字孪生模型；

制动管理模块，用于根据实时更新后的所述数字孪生模型，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片进行制动管理。

另一方面，本发明还提供了一种车辆，包括以上所述的基于数字孪生的摩擦片管理系统。

另一方面，本发明还提供了一种介质，所述介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现以上所述的基于数字孪生的摩擦片管理方法。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明利用长短时记忆网络建立摩擦片实物与数字孪生体之间的映射，能够实时模拟摩擦片的磨损状况，实现对数字孪生模型的实时更新，实时性好，可靠性高；并且，本发明能够根据模型输出的磨损速度等磨损状况对摩擦片以及制动系统进行多种制动管理，能够提升制动效果与驾驶安全性。

2、本发明根据实时更新的数字孪生模型对摩擦片进行制动力重分配与制动控制补偿，一方面能够使多个摩擦片的磨损更加均匀，有利于延长摩擦片的使用寿命；另一方面能够提升施加于摩擦片上制动力的精确性与有效性，保证制动效果，提升制动安全。

3、本发明根据实时更新的数字孪生模型对摩擦片进行更换提醒，及时更换摩擦片，避免摩擦片过度磨损状态下制动效果差的情形，也有利于提升车辆驾驶的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明实施例提供的基于数字孪生的摩擦片管理方法的逻辑结构图；

图2为本发明实施例提供的一种长短时记忆网络训练集的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种制动管理方法的逻辑结构图；

图4为本发明的一个可能的实施方式中制动力重分配方法的逻辑结构图；

图5为本发明的一个可能的实施方式中制动控制补偿方法的逻辑结构图；

图6为本发明的一个可能的实施方式中进行制动控制补偿的前馈控制示意图；

图7为本发明的一个可能的实施方式中模糊控制法的仿真逻辑框图；

图8为本发明的一个可能的实施方式中摩擦片更换提醒方法的逻辑结构图；

图9为本发明的一个可能的实施方式中基于数字孪生的摩擦片管理系统的结构图；

图10为本发明的一个具体实施例中基于数字孪生的摩擦片管理系统的架构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本发明的实施例能够以除了下述图示或下述描述以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实施例针对现有技术中，无法对摩擦片的磨损量进行实时估计，以及缺乏从使用过程的角度对摩擦片进行管理的现状，提供了一种基于数字孪生的摩擦片管理方法，该基于数字孪生的摩擦片管理方法还能够应用于本发明实施例的基于数字孪生的摩擦片管理系统，并将该系统配置于车辆的控制器中，通过获取多个摩擦片的实物状态数据，建立对应摩擦片的数字孪生体，之后获取摩擦片当前的工作环境信息、振动信息与累计使用时间，根据工作环境信息与振动信息，基于数字孪生体与长短时记忆网络，得到每个摩擦片对应的数字孪生体当前的磨损速度，并根据磨损速度与累计使用时间实时更新数字孪生模型中各个数字孪生体的厚度与磨损总量，并根据实时更新的数字孪生模型对每个数字孪生体对应的摩擦片进行制动管理，实时性好，可靠性高，一方面能够通过制动管理延长摩擦片的综合使用寿命，另一方面能够显著提升制动控制效果，便于摩擦片及时得到维护，提升驾驶安全性。

下面对本发明实施例的技术方案进行详细介绍，以车辆左前车轮、右前车轮、左后车轮与右后车轮处对应的摩擦片为例，参考说明书附图1，该方法包括：

S101，获取多个摩擦片初始的实物状态数据。

S103，根据初始的所述实物状态数据，建立初始的数字孪生模型；其中，所述数字孪生模型包括多个所述摩擦片的数字孪生体。

其中，摩擦片的实物状态数据包括几何尺寸信息、材料信息与物理属性信息，尤其是应当包括对应摩擦片的摩擦系数与温度、湿度以及压力之间的关系；这些实物状态数据的获取可以通过车载传感器或者通过摄像头扫描获得，也可以通过摩擦片的出厂标定数据直接获得。

而此处的数字孪生模型为统称，代表包含了四个摩擦片数字孪生体的整个模型。

S105，获取多个所述摩擦片当前的工作环境信息、振动信息与累计使用时间。

其中，工作环境信息包括四个摩擦片当前所处环境的温度与湿度等环境条件，也包括四个摩擦片上的载荷状态信息，即施加于摩擦片上的制动力的大小；而振动信息与摩擦片的磨损变形息息相关，能够在很大程度上反映出摩擦片的形状变化与磨损，此处的振动信息指的是摩擦片振动信息的特征向量，包括了横向振动与纵向振动的综合信息，该振动信息的特征向量由二代小波变换获得的频域信号表征。

在本实施例中，工作环境信息与振动信息都可以通过传感元件实时监测获得，例如，环境温度可以通过温度传感器获得，并将监测到的环境温度传输给控制器，以备后续使用；同时，累计使用信息可以通过计时元件获得，方便快捷。

获取到的工作环境信息、振动信息与累计使用时间共同作为数字孪生模型的输入，以便于在后续S107步骤中对模型进行实时更新，信息可靠性高，有利于提升模型更新的实时性。

S107，根据当前的所述工作环境信息与所述振动信息，基于每个所述摩擦片对应的所述数字孪生体与长短时记忆网络，得到每个所述摩擦片对应的所述数字孪生体当前的磨损速度。

其中，为了实现摩擦片实物与数字孪生体之间映射的建立，引入长短时记忆网络(LSTM，Long Short-Term Memory)，该长短时记忆网络是一种时间循环神经网络，是为了解决一般的RNN(循环神经网络)存在的长期依赖问题而专门设计出来的；则根据当前的工作环境信息与振动信息，基于当前模型中各个数字孪生体的状态，通过训练好的长短时记忆网络，对各个数字孪生体分别进行实时更新，得到各个数字孪生体当前的磨损速度，并将四个磨损速度作为数字孪生模型的输出，达到实物与数字孪生模型进行映射的目的。

S109，根据所述磨损速度与所述累计使用时间，得到当前所述数字孪生体的磨损程度。

S111，根据所述数字孪生体的磨损程度，实时更新所述数字孪生模型中所述数字孪生体的厚度与磨损总量，得到实时更新后的所述数字孪生模型。

其中，在该步骤中得到实时更新的数字孪生模型后，相应的四个数字孪生体的状态也实时更新，则返回S107步骤中，该更新后的数字孪生体的信息可以作为下一时刻更新时，长短时记忆网络的其中一个输入，以进一步实现下一时刻数字孪生模型的更新，循环迭代，提升模型更新的实时性与可靠性。

此外，在本说明书的一个可能的实施方式中，更新数字孪生模型所依据的磨损速度与磨损程度可以为矩阵，以实现数字孪生体的三维磨损状态更新；而在后续进行制动管理过程中，对摩擦片的三维实时磨损状态要求较低，则输出的磨损速度可以仅仅为数值，降低逻辑控制的难度，提升控制器的反应速度，有利于提升制动管理的效率，进一步提升制动时的安全性。

S113，根据实时更新后的所述数字孪生模型，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片进行制动管理。

由于数字孪生模型为实时更新所得，实时性较高，则据此进行的制动管理也充分考虑到了当前摩擦片的磨损状态，能够针对性地对四个摩擦片分别进行制动管理，以延长摩擦片的使用寿命，同时，也能够随着摩擦片的磨损状态实时调整制动策略，以提升制动效果，保证制动过程的有效性与安全性。

具体地，如说明书附图2所示，在所述根据当前的所述工作环境信息与所述振动信息，基于每个所述摩擦片对应的所述数字孪生体与长短时记忆网络，得到每个所述摩擦片对应的所述数字孪生体当前的磨损速度之前，即在S107步骤之前，所述方法还包括：

S202，设置不同的工作环境、不同磨损的工况，通过仿真模拟获得所述摩擦片的振动信息与累计使用信息，以获得所述长短时记忆网络的训练集。

该步骤是对长短时记忆网络的训练，未经过训练的长短时记忆网络可能精确度不够，基于相同的输入，网络的输出可能会与实物存在较大区别；而训练该长短时记忆网络，能够根据网络的输出与实物状态不断对长短时记忆网络进行修正，以使得该长短时记忆网络最终的输出无限接近于真实实物的状态，仿真效果好，准确度高。

在本实施例中，该长短时记忆网络的训练集可以通过硬件在环仿真平台进行仿真获得，训练时通过设置不同的环境信息、不同磨损的工况来获取摩擦片的振动信息与累计使用信息，即获得该长短时记忆网络的输入与输出之间的对应关系，以应用到后续S107步骤中，得到较为准确且实时的磨损速度。

具体地，在本说明书的一个可能的实施方式中，S107步骤中作为输出的磨损速度以磨损速度级别表示，即模型的输出为磨损速度级别，该磨损速度级别分为1～10共十个级别，分别对应最高允许磨损速度的0～100％，而最高允许磨损速度可以通过对应摩擦片的出厂标定数据获得。

其中，每个磨损速度级别与最高允许磨损速度的百分比之间的对应关系可以根据实际情况进行设定，本发明对此不作具体限定；一个磨损速度级别可以对应于一个具体的百分比数值，例如磨损速度级别10对应最高允许磨损速度的100％，即当磨损速度达到100％时，认为磨损速度级别达到最高的磨损速度级别10；一个磨损速度级别也可以对应于一个百分比范围，但不同的磨损速度级别所对应的百分比范围的区间长度可以相同，也可以不同；例如，如下表1所示，表中百分比范围均为包括右侧边界值而不包括左侧边界值的范围，则磨损速度级别1对应最高允许磨损速度的0～10％(该范围含右不含左)，即当磨损速度在最高允许磨损速度的0～10％范围(不包含0％这一边界)时，认为磨损速度级别处于磨损速度级别1。

表1一个可能的实施方式中磨损速度级别与最高允许磨损速度百分比的对应关系

具体地，如说明书附图3所示，所述根据实时更新后的所述数字孪生模型，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片进行制动管理，即S113步骤包括：

S301，根据所述数字孪生体的所述磨损程度，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片上施加的制动力进行重分配。

在日常使用过程中，不同车轮处摩擦片的磨损常常是不均匀的，容易出现某个摩擦片比其他摩擦片的磨损更严重的情形，从而造成木桶效应；而S301步骤根据各个数字孪生体的磨损程度映射摩擦片实物的磨损程度，能够根据不同摩擦片的磨损程度，将各个摩擦片上施加的制动力进行重分配，将较小的制动力分配到磨损程度较重的摩擦片上，而将较大的制动力分配到磨损程度较轻的摩擦片上，从而使四个摩擦片的磨损更加均匀，能够在四个摩擦片磨损到需要更换的程度时一次更换，避免频繁多次更换摩擦片导致的维修不便。

S303，根据所述数字孪生体的所述磨损程度，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片上施加的制动力进行制动控制补偿。

不同的摩擦片实时磨损程度不同，磨损的存在又会导致摩擦片与制动盘之间的距离扩大，使得摩擦片的一些出厂标定数据出现一定程度的失效，影响实际制动效果；而该步骤能够对磨损造成的误差进行压力补偿，以使得施加到摩擦片的制动力能够起到更好、更精确的制动效果，保证制动安全。

S305，根据所述数字孪生体的所述磨损程度，进行对应的所述摩擦片的更换提醒。

在该步骤中，根据不同的磨损程度，可以设置不同的更换提醒方式；而更换提醒的形式可以为警示灯、警示信息的显示以及蜂鸣器等容易引起注意的提醒形式，本发明对此不作具体限定。

具体地，在本说明书的一个可能的实施方式中，如说明书附图4所示，所述根据所述数字孪生体的所述磨损程度，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片上施加的制动力进行重分配，即S301步骤包括：

S402，根据所述磨损程度所对应的1～10的十个磨损程度级别，将所述磨损程度转换为所述磨损程度级别表示；其中，所述磨损程度级别的范围对应于所述摩擦片最大允许磨损量的10～100％。

需要说明的是，该磨损程度级别还可以用于后续S303与S305步骤等步骤的具体执行步骤中。

与前述磨损速度级别类似，最大允许磨损量WEAR

而每个磨损程度级别与最大允许磨损量的百分比之间的对应关系也可以根据实际情况进行设定，本发明对此不作具体限定；一个磨损程度级别可以对应于一个具体的百分比数值，例如磨损程度级别1代表对应摩擦片的磨损程度达到了最大允许磨损量的10％；一个磨损程度级别也可以对应于一个百分比范围，但不同的磨损程度级别所对应的百分比范围的区间长度可以相同，也可以不同；例如，如下表2所示，表中百分比范围均为包括左侧边界值而不包括右侧边界值的范围，则磨损程度级别1代表该摩擦片的磨损程度处于最大允许磨损量的10～20％范围内(该范围含左不含右)，而磨损程度级别10较为特殊，代表该摩擦片的磨损程度达到了最大允许磨损量的100％。

表2一个可能的实施方式中磨损程度级别与最大允许磨损量百分比的对应关系

另外，在本实施例中，该制动力重分配管理方法针对的是轻量制动任务，当制动任务较重时，采用该方法进行管理并没有实际有效的意义，此时不启用该制动力重分配模块进行制动力重分配，则在该S402步骤之前，所述方法还包括：

判断制动时车辆的车速是否小于20km/h。

若是，则为轻量制动任务，启用制动力重分配模块，执行S402步骤及其后续步骤对四个摩擦片上应当施加的制动力进行重分配。

若否，则不启用该制动力重分配模块，车辆按照原本的控制逻辑对四个摩擦片施加制动力进行制动。

S404，判断任意两个所述数字孪生体的所述磨损程度级别之间的最大差值是否大于预设差值。

将该最大差值设为ΔI

ΔI

‖IW

即在所有磨损程度级别中进行比较，只要存在有两个磨损程度级别之间的差值大于预设差值，则认定判断结果为是；否则，每一个差值均不大于预设差值，则认为判断结果为否；而在本说明书的一个可能的实施方式中，该预设差值可以选择为3，该预设差值能够清晰有效地反应出不同摩擦片之间的磨损差距已经较大，很可能造成木桶效应。

S406，若判断结果为所述最大差值大于所述预设差值，则根据所有所述磨损程度级别，计算每个所述摩擦片的制动力加权系数。

其中，设制动力加权系数为k，通过四个数字孪生体的磨损程度级别计算得到，则左前数字孪生体的制动力加权系数为

右前数字孪生体的制动力加权系数为

左后数字孪生体的制动力加权系数为

右后数字孪生体的制动力加权系数为

得到每个摩擦片对应的制动力加权系数。

S408，根据总需求制动力与每个所述制动力加权系数，计算每个所述摩擦片的需求制动力。

其中，总需求制动力为驾驶员踩踏制动踏板所对应的力，设为F

F

右前需求制动力为

F

左后需求制动力为

F

右后需求制动力为

F

以便于后续对各个需求制动力进行重分配。

S410，将所述需求制动力分配到对应的所述摩擦片上。

通过S406步骤中的公式可知，磨损程度级别越高的摩擦片，其计算得到的制动力加权系数就越小，则在S408步骤中对应计算得到的需求制动力就越小；反之，磨损程度级别越低的摩擦片，其制动力加权系数就越大，则在S408步骤中对应计算得到的需求制动力就越大；即S406步骤中制动力加权系数的公式能够保证磨损最小的摩擦片的系数最大，而磨损最大的摩擦片的系数最小，且所有制动力加权系数的总和为1；那么，通过S406～S410步骤，将较大的需求制动力分配到磨损程度较小的摩擦片上，而将较小的需求制动力分配到磨损程度较大的摩擦片上，以实现制动力的重分配，使得四个摩擦片的磨损程度尽可能均匀，避免出现木桶效应。

S412，若判断结果为所述最大差值不大于所述预设差值，则将所述总需求制动力均分到每个所述摩擦片上。

该情况说明各个摩擦片的磨损程度相差不大，没有必要浪费控制器的算力去区分不同大小的需求制动力，而可以选择将总需求制动力均分为四份，分别施加到四个摩擦片上，即F

具体地，在本实施例中，磨损导致制动盘与摩擦片之间距离增大，那么标定的需求制动力与实际所需施加的制动力之间仍存在误差，在此情况下，可以采用制动控制补偿模块对制动力进行补偿，以贴合实际所需的制动力；如图6所示，为本发明的一个可能的实施方式中进行制动控制补偿的前馈控制示意图。

其中，以右前轮为例，Compasation Table是待标定压力补偿表格，p

而待标定压力补偿表格可以使用但不限于模糊控制法获取，模糊控制(FuzzyControl)为模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)的简称，控制时，选定模糊控制器的输入量并转化为系统可识别的模糊量；之后根据经验建立模糊规则库，模糊规则库中包含众多控制规则，这些控制规则是实现模糊控制法的基础，是从实际控制经验过渡到模糊控制器的关键步骤；基于模糊规则库实现推理决策；最后对推理得到的控制量去模糊化，转化为控制输出，实现一个完整的模糊控制。

则以模糊控制法为例，在本说明书的一个可能的实施方式中，如说明书附图5所示，所述根据所述数字孪生体的所述磨损程度，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片上施加的制动力进行制动控制补偿，即S303步骤包括：

S501，对需求制动力与所述摩擦片的实际磨损均进行模糊化处理；其中，所述实际磨损由所述摩擦片的最大允许磨损量与对应的所述数字孪生体的所述磨损程度级别计算得到。

在该步骤中，将请求压力(即需求制动力)的有效区间进行模糊化，分别用NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB表示。

而实际磨损的计算公式为IW×WEAR

S503，根据模糊化处理后的所述需求制动力与所述实际磨损，通过制动力补偿的模糊规则表获得模糊化处理后的制动力补偿。

在该S503步骤之前，将模糊规则表的输出，即压力补偿也进行模糊化处理，也分别用NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB表示。

则可以根据模糊化后的需求制动力、实际磨损与压力补偿制定模糊规则表，如下表3中所示，其中的E、EC与U统称为模糊变量，E代表输出误差，EC代表输出误差变化率，U代表作为下一个状态的输入的控制变量。

表3模糊规则表

在实际的制动补偿过程中，通过输入经过模糊化处理的需求制动力与实际磨损，即可通过查表获得模糊化处理后的制动力补偿；则在本说明书的一个可能的实施方式中，S501～S503步骤可以表示为如说明书附图7所示的仿真逻辑框图，其中的Fuzzy LogicController with Ruleviewer指的是具有规则查看器的模糊逻辑控制器，“ln1”代表输入的需求制动力，“ln2”代表输入的实际磨损，则将两种输入经过模糊化处理后输入模糊逻辑控制器，即可快速得到一个模糊化的制动力补偿“Out_U”，之后继续执行S505步骤与S507步骤，完成整个制动控制补偿流程。

S505，对模糊化处理后的所述制动力补偿进行去模糊化，得到所述制动力补偿。

S507，将所述需求制动力与所述制动力补偿相加，得到纠正后的所述制动力，并将所述制动力施加于对应的所述摩擦片上。

经过该制动力补偿流程，能够有效降低实际施加的制动力与摩擦片出厂标定数据之间的误差，保证摩擦片在不同磨损状态下的制动效果，提升制动安全。

具体地，在本说明书的一个可能的实施方式中，如说明书附图8所示，所述根据所述数字孪生体的所述磨损程度，进行对应的所述摩擦片的更换提醒，即S305步骤包括：

S802，判断每一个所述摩擦片对应的所述磨损程度级别是否达到第一预设级别。

S804，若至少一个所述磨损程度级别达到所述第一预设级别，则进行首次更换提醒。

S806，判断所述磨损程度级别是否达到第二预设级别。

S808，若所述磨损程度级别达到所述第二预设级别，则每隔预设时间进行一次更换提醒。

S810，若所述磨损程度级别达到所述第一预设级别且未达到所述第二预设级别，则在所述磨损程度级别每提升一个级别时，进行一次更换提醒。

S812，若所有所述摩擦片的所述磨损程度级别均未达到所述第一预设级别，则不进行更换提醒。

S305步骤用于提醒车主更换磨损量较大的摩擦片，以避免制动过程中因摩擦片的磨损出现制动失误甚至制动失效、危害驾乘人员安全的情形；并且，在提醒过程中，首先判断磨损程度级别是否达到第一预设级别，此时摩擦片是处于磨损程度较高，但还能够继续使用的状态，例如，第一预设级别可以选择为7；之后持续监控摩擦片的磨损程度级别，每当磨损程度级别提升一个级别，就会发出一次更换提醒，直至磨损程度级别达到更高级别的第二预设级别，例如第二预设级别可以选择设置为10，此时磨损程度已经达到最大，必须要对摩擦片进行更换了，则进一步提升更换提醒的等级，每隔预设时间就发出更换提醒一次，其中，预设时间可以根据实际情况进行设定，例如每隔一小时就进行一次提醒，或者每隔半小时就进行一次提醒等等，以使得车主能够及时注意到摩擦片的情况，及时进行维护，车辆的整体驾驶安全性高。

通过上述实施例可知，本发明实施例中的基于数字孪生的摩擦片管理方法具有以下有益效果：

1、本发明利用长短时记忆网络建立摩擦片实物与数字孪生体之间的映射，能够实时模拟摩擦片的磨损状况，实现对数字孪生模型的实时更新，实时性好，可靠性高；并且，本发明能够根据模型输出的磨损速度等磨损状况对摩擦片以及制动系统进行多种制动管理，能够提升制动效果与驾驶安全性。

2、本发明根据实时更新的数字孪生模型对摩擦片进行制动力重分配与制动控制补偿，一方面能够使多个摩擦片的磨损更加均匀，有利于延长摩擦片的使用寿命；另一方面能够提升施加于摩擦片上制动力的精确性与有效性，保证制动效果，提升制动安全。

3、本发明根据实时更新的数字孪生模型对摩擦片进行更换提醒，及时更换摩擦片，避免摩擦片过度磨损状态下制动效果差的情形，也有利于提升车辆驾驶的安全性。

与上述本实施例提供的基于数字孪生的摩擦片管理方法相对应，本发明实施例还提供一种基于数字孪生的摩擦片管理系统，由于本发明实施例提供的基于数字孪生的摩擦片管理系统与上述几种实施方式提供的基于数字孪生的摩擦片管理方法相对应，因此前述基于数字孪生的摩擦片管理方法的实施方式也适用于本实施例提供的基于数字孪生的摩擦片管理系统，在本实施例中不再详细描述。

本发明实施例提供的基于数字孪生的摩擦片管理系统能够实现上述方法实施例中的基于数字孪生的摩擦片管理方法，如说明书附图9所示，该系统可以包括：

数据获取模块910，用于获取多个摩擦片初始的实物状态数据；

模型建立模块920，用于根据初始的所述实物状态数据，建立初始的数字孪生模型；其中，所述数字孪生模型包括多个所述摩擦片的数字孪生体；

当前信息获取模块930，用于获取多个所述摩擦片当前的工作环境信息、振动信息与累计使用时间；

磨损速度映射模块940，用于根据当前的所述工作环境信息与所述振动信息，基于每个所述摩擦片对应的所述数字孪生体与长短时记忆网络，得到每个所述摩擦片对应的所述数字孪生体当前的磨损速度；

磨损程度映射模块950，用于根据所述磨损速度与所述累计使用时间，得到当前所述数字孪生体的磨损程度；

模型更新模块960，用于根据所述数字孪生体的磨损程度，实时更新所述数字孪生模型中所述数字孪生体的厚度与磨损总量，得到实时更新后的所述数字孪生模型；

制动管理模块970，用于根据实时更新后的所述数字孪生模型，对每个所述数字孪生体对应的所述摩擦片进行制动管理。

需要说明的是，上述实施例提供的系统，在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的系统与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

以一个具体的实施例为例，如说明书附图10所示，车辆在四个方位共具有四个车轮，为左前车轮、右前车轮、左后车轮与右后车轮，则将数字孪生体的数量设置为四，分别根据左前实物、右前实物、左后实物与右后实物，基于长短时记忆网络在数字孪生模块中对应建立左前数字孪生体、右前数字孪生体、左后数字孪生体与右后数字孪生体；其中，数字孪生模块可以看做一个集成模块，具有数据获取模块910、模型建立模块920、当前信息获取模块930、磨损速度映射模块940、磨损程度映射模块950以及模型更新模块960的全部功能，能够实现数字孪生体的实时模拟更新，实时性好，可靠性高；并且，将四个数字孪生体的磨损速度级别作为该模型的输出，输出至制动管理模块970以便进行制动管理，而在本实施例中，制动管理模块970还可以包括制动力重分配模块、制动控制补偿模块与摩擦片更换提醒模块，以实现对摩擦片的不同制动管理，制动控制精度高，灵敏度好，能够显著提升制动效果，提升制动安全性。

本发明实施例还提供一种车辆，包括以上所述的基于数字孪生的摩擦片管理系统，集成于车辆的控制器中，控制器中可以包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令或者至少一段程序，所述至少一条指令或者所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述的基于数字孪生的摩擦片管理方法。

其中，处理器(或称CPU(Central Processing Unit，中央处理器))为基于数字孪生的摩擦片管理系统的核心部件，其功能主要是解释存储器指令以及处理各个模块所反馈的数据；处理器的结构大致分为运算逻辑部件与寄存器部件等，运算逻辑部件主要进行相关的逻辑计算(如移位操作、逻辑操作、定点或浮点算术运算操作与地址运算等)，寄存器部件则用于暂存指令、数据与地址。

存储器为记忆设备，可用于存储软件程序以及模块，处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据所述装置的使用所创建的数据等；相应地，存储器还可以包括存储器控制器，以提供处理器对存储器的访问。

本发明实施例还提供一种介质，该介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现以上所述的基于数字孪生的摩擦片管理方法；可选地，该介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器；此外，该介质可以包括但不限于随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、U盘、移动硬盘、磁盘存储器件、闪存器件、其他易失性固态存储器件等各种可以存储程序代码的存储介质。

需要说明的是，上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所描述的仅为本发明的一些实施例而已，并不用于限制本发明，本行业的技术人员应当了解，本发明还会有各种变化和改进，任何依照本发明所做的修改、等同替换和改进都落入本发明所要求的保护的范围内。