无人车是未来智能交通系统的重要组成部分,自主转向系统则是无人车实现无人驾驶技术的重要执行系统。为了提高自主转向的可靠性,具有冗余备份的双电机自主转向系统的研究以及自主转向系统的容错控制研究受到了学者的广泛关注。本文针对无人车双电机自主转向系统的转角跟随问题,提出双转向电机的协调控制研究,在确保转角精确跟随的同时,提高转向电机的稳定性,此外还提出转向电机的故障检测方案以及容错控制方法,以提高自主转向系统的可靠性及无人车的安全性。首先,无人车双电机自主转向系统联合建模与仿真。分析搭建了转向电机模型以及转向器模型,基于此,搭建了转角环-速度环-电流环控制的转角电机与电流环控制的转矩电机组成的双电机自主转向系统。又基于车辆动力学模型及运动学模型,搭建了上层模型预测轨迹跟踪控制器。为了验证模型的准确度,搭建了CarSim与Simulink联合仿真平台进行模型验证,结果表明所搭建的双电机自主转向系统有良好的转角跟随能力,基于该自主转向系统的无人车具有较好的轨迹跟踪效果。其次,在双电机自主转向系统架构的基础上,研究双电机协调转向控制方法。分析轨迹跟踪过程中负载变化造成转向电机不稳定性的原因,为此建立了转向阻力矩的模型,分析了不同车速以及不同前轮转角下的转向阻力矩的变化趋势,基于转向阻力矩的变化趋势,结合type-2模糊算法,以车速和转角作为控制器的输入,以双电机的协调系数作为控制器的输出,建立了49条模糊规则,设计了转角电机与转矩电机协调转向的协调转向控制器。基于联合仿真平台对所提出的控制策略进行验证,结果表明,在协调转向控制器的作用下,原地转向以及双移线轨迹过程中转角电机的电流和转速更加平稳,保证了转角跟随的精确性及转向电机的稳定性。再次,提出双转向电机的故障检测方案以及自主转向系统的容错控制策略。为了提高自主转向系统的可靠性,对转向电机的故障类型进行分析,分别针对转角电机与转矩电机提出了故障检测方案,及时地定位电机的故障。然后针对电机轻微故障,提出双电机协调转向的被动容错控制策略,以弥补故障电机力矩不足的表现,保证转角的跟随。针对电机严重故障,为了减少故障电机对整个自主转向系统带来的不确定的影响,提出了由反演控制与全局滑模控制组成的主动容错器,控制非故障电机进行单独转向,增加了转向系统对转角跟随的精确性以及鲁棒性。最后,进行了自主转向系统的硬件在环半实物测试,在实际的控制器中验证所提出的自主转向控制策略的可行性。搭建了双电机自主转向台架以及车辆模型、轨迹跟踪算法、双电机协调转向算法、故障检测以及容错控制算法等等,并通过实验软件进行了系统通讯配置,从而完成了转向台架-整车模型-ECU的双电机自主转向试验测试平台。HiL试验表明,上层MPC轨迹跟踪控制器能够实时优化出目标转角,所搭建的双电机自主转向台架能够很好的进行转角跟随,并在协调转向控制器的作用下,保证了轨迹跟踪过程中转角电机的电流以及转速的稳定性;所提出的故障检测以及容错控制策略能够及时地发现故障,并且保证了在转向电机不同故障程度下自主转向系统对转角的跟随能力,保证了无人车的安全性。