电控空气悬架系统(Electrically Controlled Air Suspension,简称ECAS)是目前先进的悬架系统之一,其通过主动控制空气气囊内空气质量,直接有效地改变车辆悬架刚度和车辆车身高度,有效地改变车辆的乘坐舒适性、车辆通过性和行驶平顺性。电控空气悬架的优势,不仅在于低频悬架的舒适性,更在于系统所采用的电子元件的特性,特别是悬架刚度可变性、车身高度可变性。电控空气悬架技术是车辆动力学主动控制分支技术,国内ECAS控制器技术与国外差距较大,目前国外已经广泛应用电控空气悬架系统于客车,而国内客车市场只有部分车辆配置电控空气悬架系统,且国内自主研发占有率较小,严重依赖进口。目前国内客车电控空气悬架没有普及的主要原因是整车车身高度控制过程中尚存在车身高度控制易超调振荡、侧倾俯仰角变化剧烈、动态实时闭环控制降低系统稳定性的工程控制难点、缺乏理论到实践跨越式探究及成本较高的难题,因此对电控空气悬架系统进行相关理论研究和工程实践,对尽快实现国内自主研发、稳定可靠的电控空气悬架控制器具有一定工程实践意义。基于电控空气悬架系统控制要求、控制特点、难点及国内实现需求,本文对客车电控空气悬架系统进行相关理论研究和实践探究,主要研究包括:1.单轮空气悬架非线性模型建立并验证研究高度调节过程中空气弹簧气囊内热力学与动力学之间关系,建立空气弹簧的非线性模型,推导出单轮空气悬架模型,利用AMESim搭建单轮空气悬架AMESim模型,并对比验证单轮空气悬架Simulink模型。2.单轮空气悬架模型的混杂系统建立简化非线性电控空气悬架模型,将电磁阀质量流量非线性模型线性化,并利用混杂系统语言对模型进行编译,建立混杂系统MLD(Mixed Logical Dynamical)方程。3.单轮空气悬架模型混杂模型预测控制建立基于模型预测控制理论、单轮空气悬架模型MLD方程,建立单轮空气悬架模型的混杂模型预测控制算法,设置参考高度为控制目标,并仿真实验。依算法和成本考虑,基于滑模变控制理论建立空气气囊压力观测器,实时估计气囊压力值。4.整车空气悬架混杂模型预测控制建立将单轮空气悬架混杂模型预测控制算法应用于整车控制,引出整车高度调节车身侧倾俯仰角较大、车身高度控制易超调的控制难点,继而提出基于整车7自由度模型的空气悬架混杂模型预测控制,分别设置参考高度、参考侧倾角、参考俯仰角为控制目标,并约束阀控次数。5.整车车身动态静态控制策略设计由于悬架刚度较低,车辆动态行驶时,车身高度易被扰动变化,为了稳定车身高度不变,控制系统既要及时识别车辆载荷变化引起高度变化并实时调节,又要识别路面激励引起的高度变化并实施保压控制,本文提出动态延时、双误差带控制动态控制策略保证车辆高度控制的平顺性能和稳定性。6.整车实验方案设计并实验验证设计台架实验方案、实车实验方案,利用空气悬架台架和实车验证整车混杂模型预测控制算法、动态静态控制策略的控制效果。