为了给采用永磁同步电机-滚珠丝杠式作动器的二级减振式主动悬架提供一种实用的二级减振结构,提出了一种外圈扁平化且内管上带有扩展板的衬套弹簧新结构。针对具体减振要求确定的理想刚度及阻尼参数进行了衬套弹簧结构参数设计,并根据新设计衬套弹簧的非线性刚度及阻尼为二级减振式主动悬架设计了对应的非线性控制系统。本文的研究内容主要分为以下几方面:首先,在数控液压伺服单通道试验台架上进行了试制作动器样机的力学特性试验,基于试验分析对作动器样机的理想输出力学模型进行了修正,并基于试验数据对作动器修正力学模型的相关参数进行了辨识,在MATLAB/Simulink中搭建作动器力学仿真模型验证了试制作动器样机修正力学模型的正确性。其次,为了给二级减振式主动悬架提供一种实用的二级减振结构,提出了一种外圈扁平化及内管上带有扩展板的衬套弹簧新结构,采用一种简化的衬套弹簧力学模型对主动悬架的H₂/H_∞控制器进行了改进,提出了一种新的优化目标函数来确定具体减振要求下衬套弹簧结构的功能参数和改进H₂/H_∞控制器的约束参数;选择市场上已有的一款橡胶材料制作试件进行单轴拉伸试验与剪切试验,根据试验数据识别出的橡胶材料本构模型参数进行ABAQUS仿真,以此来确定衬套弹簧的尺寸参数;根据ABAQUS仿真结果拟合出衬套弹簧的非线性力学模型。再次,选用1/4车模型作为应用场景进行研究,考虑衬套弹簧的非线性力学模型对二级减振式主动悬架的控制系统进行了设计,通过控制系统线性化、为线性化后的控制系统设计改进H₂/H_∞控制器及控制变量反线性化这三步来对实际主动控制力求取控制器进行设计;使用滞环电流控制器实时的为作动器电机提供通过需求的主动控制力计算出的需求电流。最后,在MATLAB/Simulink环境中搭建被动悬架、传统主动悬架结构、线性二级减振式主动悬架结构和非线性二级减振式主动悬架结构四种悬架模型,数值分析结果表明:装载有所提出衬套弹簧结构的二级减振式主动悬架能够在不影响悬架综合性能的前提下解决等效惯性质量放大作动器需求主动控制力的问题,同时性能指标能够与无等效惯性质量的理想传统主动悬架结构接近持平。