电控空气悬架(ECAS)能够根据工况的不同来调节悬架的刚度,从而提升车辆的综合性能。传统的车辆控制单元采用串行开发模式,已经不能满足电子产品的更新速度,硬件在环仿真技术为控制器的开发提供了便捷有效的途径。本文将带有附加气室的ECAS系统作为研究对象,以实验室现有改装车辆为基础,提出了模糊PID控制策略并进行了仿真试验,通过对硬件在环仿真试验平台软硬件的设计,结合试验车辆进行了整车道路试验并验证了控制策略的有效性。本文的主要内容及成果如下:(1)为了获得囊式空气弹簧的力学特性,以试验车辆所选用的空气弹簧为例,利用ABAQUS软件建立了囊式空气弹簧的有限元模型,分析了空气弹簧在不同初始内压下载荷与位移之间的关系曲线,通过试验验证了有限元模型仿真的准确性。(2)为了对整车ECAS系统进行动力学分析,根据汽车动力学以及工程热力学理论,分别建立了四轮随机激励的路面模型、带附加气室的空气弹簧模型,运用Simulink搭建了带附加气室的ECAS系统七自由度整车模型。(3)为了提高车辆直线行驶的综合性能,设计了模糊PID控制器,利用模糊规则对附加气室的容积值进行了优化,分别对模糊PID控制器和无控制的带附加气室的ECAS车辆系统进行了对比仿真试验,结果表明:模糊PID控制相对于无控制的ECAS车辆系统,车身垂直加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度的均方根值分别降低了14.47%、3.4%、25.19%、悬架动挠度均方根值分别降低了25%、37.5%、34.04%、4.76%,轮胎动载荷均方根值分别提高了7.33%、11.03%、2.75%、16.43%。为了进一步检验所设计控制策略的有效性,通过Car Sim与Simulink软件搭建了联合仿真平台,仿真结果表明模糊PID控制下的ECAS车辆系统的综合性能得到了明显提升。(4)为验证控制策略对车辆性能的影响,设计并搭建了ECAS硬件在环仿真试验平台,将ECAS的硬件实物与仿真模型建立连接,通过工控机控制ECAS的执行器来控制附加气室的容积,分别搭建了静态车高模型和道路行驶模型,并进行了硬件在环仿真测试。(5)为验证本文设计的控制策略在实际环境中的有效性,对试验车辆进行了合理改装,分别在改装前后进行了整车平顺性试验,利用DASP软件得到了车身垂直加速度时域特性曲线和幅频特性曲线以及车辆总加权加速度均方根值与速度关系曲线,通过道路试验表明,在模糊PID控制下的ECAS的平顺性得到良好的改善。