车辆空气悬架系统作为空气悬架控制策略具体的应用对象,其电控系统的设计与开发是现如今成熟的空气悬架控制策略研究背景下急需发展的方向之一。然而,在实际车辆行驶过程中,空气悬架的在线优化控制较为困难。因此,本文为了兼顾鲁棒性和在线控制周期,提出了基于区间的分层动态控制策略。同时结合本实验室现有电子技术条件进行分层的空气悬架电控系统硬、软件设计与开发。最后,以本实验室现有改装车辆为研究应用对象,进行了整车道路实验。本文主要的研究内容如下:(1)以提高车辆综合控制性能为目标,首先完成对控制需求及控制策略的可行性分析,并结合本实验室前人研究经验,建立附加气室式空气悬架系统数学模型及仿真模型,提出了车辆高度控制策略,同时设计了PID控制器及自适应差分进化算法(Adaptive differential evolution,A-DE)控制器。以本实验室改装车辆为例,分别对PID控制及A-DE控制以及无控制的空气悬架系统进行多工况车辆性能仿真实验,仿真结果表明:在低速工况下,以提高行驶平顺性为目标,A-DE控制相较PID控制在车身质心处垂直加速度均方根值降低了1.56%;高速工况下,以降低轮胎动载荷为控制目标,A-DE控制相较PID控制四轮轮胎动载荷均方根平均值约降低了11.01%。因此,结合实际驾车习惯及相关法律法规,提出了基于区间的分层动态控制策略为后续控制软件设计提供基础。(2)结合实验室现有技术条件,以STM32F103ZET6单片机为核心,进行了分层的空气悬架电子控制系统硬件设计与开发,包括:最小系统电路、上下层信号处理电路、CAN通讯电路、下层驱动电路以及其他功能电路。并完成控制器的PCB-Layout设计与制作。(3)在完成硬件开发的基础上,利用MDK5开发工具,并结合Simulink/RTW自动代码生成技术,设计了分层电子控制系统软件,主要包括:上下层系统主程序、初始化程序、CAN通讯模块、分层控制策略程序、车高控制程序及步进电机驱动程序等。并在程序编译后下载到本文设计的控制器中,完成分层电子控制系统基础功能测试。(4)以本实验室改装车辆为实验应用对象,进行了静态车高控制实验及整车道路实验,实验结果表明:尽管改装后车辆的人体主观感受没有达到非常理想的状态,但仍然从比较不舒服提升为有些不舒服,考虑到车辆本身及测量误差等不可控因素的存在,本文设计的空气悬架电子控制系统的具有较好的稳定性、可靠性及控制性能。