电动助力转向(Electric Power Steering,EPS)系统作为新一代的智能转向系统的基础,其研究与开发是与汽车发展中的安全、环保、节能三大主题相吻合的,有着非常现实和长远的意义,且具有许多独特的优势和广阔的市场。本文主要围绕EPS系统的建模、控制策略与控制器设计和试验这三大主题展开:首先根据实际EPS系统的工作机理进行系统建模,并利用实车试验对模型进行验证;然后基于模型进行控制策略与控制器的设计,研究控制策略的组成和基本助力控制策略的设计,并基于系统传递特性与扰动分析对系统的转矩控制环进行优化;最后在台架和实车上反复进行试验,验证控制策略和控制器的有效性与EPS系统的性能。主要工作如下:(1)根据转向动力传递路线,建立了包含转向机构及车轮的EPS系统模型。根据EPS系统的运作机理,推导了系统传递函数。最后基于频率特性测试的EPS系统频率响应特性分析,证明本文建立模型的正确性。(2)针对车辆转向功能和性能的需求,根据模块化控制的设计思路,提出了一种由转矩控制环和电流控制环组成双环控制的基本助力控制策略。通过试验验证了转矩控制环和电流控制环的控制效果。(3)为了能获得较好的转向手感,EPS系统的助力增益一般设计为可变,而系统的传递特性会随助力增益的变化而变化,所以要求控制器具有较强的鲁棒性能。助力增益随转矩传感器信号的变化而变化,因此本文将转矩传感器信号的变化作为系统的主要扰动。设计了前馈控制器对主要扰动进行补偿,利用系统不确定性分析与鲁棒控制理论对基于内部模型控制结构的二阶前馈控制器的参数进行优化。提出了鲁棒前馈控制器的设计目标,并通过求解最优算法得到鲁棒性能好的二阶前馈控制器。针对二阶前馈控制器不能同时在高频和低频范围内都具有良好的控制效果的问题,在保证了控制器低频段控制效果的前提下,增加了高频增益补偿器改善控制器在高频段的控制效果。(4)在台架试验系统上验证了EPS系统控制策略和控制器的有效性;在实车试验系统上验证EPS系统的性能。试验结果表明,本文研究的EPS系统具有良好的低速转向轻便性、高速操纵稳定性与转矩波动抑制性能。