随着智能技术的不断发展,汽车电子电气系统的集成和复杂程度不断提高,增加了车辆发生各种失效故障的可能性。电动助力转向系统(Electric Power Steering,EPS)是电子电气系统的组成部分,常被作为智能汽车主动转向的执行系统,其功能性的完整是智能汽车安全行驶的关键。EPS系统的失效故障可能导致智能汽车横向控制能力的丧失,将严重危害到交通参与者的生命财产安全。本文从智能汽车EPS系统的功能安全出发,对其传感器失效故障下的容错控制进行了如下研究。首先,根据ISO 26262概念阶段的设计流程,依次对智能汽车EPS系统进行了系统定义、危害分析和风险评估,确定了系统的ASIL(Automotive Safety Integrity Level,ASIL)等级和安全目标,并从安全目标中得出系统功能安全需求及对应的安全措施。从而明确了本文的主要研究内容,即智能汽车EPS系统方向盘转角传感器的容错控制。然后,分析和建立了车辆二自由度动力学模型和EPS系统模型,明确了方向盘转角与横摆角速度、侧向加速度、纵向车速之间的汽车参数映射关系。为了保证主动转向过程的稳定和可靠,通过研究轮胎模型,分析了轮胎侧偏力和侧偏角的关系。阐述了智能汽车最优预瞄算法的原理,并进行若干推导,建立了轨迹预测模型。其次,在研究和分析车辆动力学模型和EPS模型的基础上,基于自适应网络模糊推理系统(Adaptive Network-Based Fuzzy Inference System,ANFIS),设计了一种方向盘转角估计器。为了确保估计器的有效性,利用人工神经网络的优点,设计了一种基于BP(Back Propagation)神经网络的转角估计器自诊断方法。在此基础上,研究方向盘转角传感器的故障诊断策略,并设计了一种基于平滑过渡函数的容错补偿策略。在Car Sim和MATLAB/Simulink环境下进行联合仿真,设定不同工况,分析和验证上述算法和策略的可靠性和适应性。最后,研究智能汽车横向控制算法,分别设计基于趋近律滑模的轨迹跟踪控制器和基于PID的主动转向执行控制器。在Car Sim和MATLAB/Simulink环境下搭建结合智能汽车EPS系统容错控制算法的横向控制系统,进行仿真并验证智能车辆在轨迹跟踪时容错控制算法的有效性。依托无人驾驶方程式赛车平台,对赛车平台进行设计和改装,通过调试和试验分析,对容错控制算法的可行性进行进一步验证。