汽车行业是国家最重要的行业之一,对国家经济和人民生活有着重大的影响,助力转向系统作为辅助汽车转向的重要组成部分,它对汽车转向时的安全性、轻便性、稳定性等起着决定性作用。本文通过查阅国内外转向系统的发展历史和技术资料,介绍了助力转向系统的五种类型:机械式助力转向系统,液压式助力转向系统,电子式液压助力转向系统,电动助力转向系统和线控助力转向系统。电动助力转向系统(Electric Power Steering System,EPS)与其它几种转向系统相比具有良好路感、可变助力、结构简单、节能环保和安全性高等优点,它符合当今汽车智能化和互联网化的趋势,是未来纯电动汽车的理想选择。本文以转向柱式EPS作为研究对象提出了一种新的控制策略,工作内容如下:(1)阐述EPS的组成部件:扭矩传感器、车速传感器、助力电机、电磁离合器、减数机构和机械式转向器的原理,并选定直流电机作为助力电机,齿轮齿条式转向器作为机械式转向器。分析EPS各个组成部件的力学特性,通过牛顿第二定律对各部分建立数学模型。确定以电机电压,方向盘扭矩和路面反作用扭矩为输入量,以方向盘角度和电机角度为输出量的状态空间方程。(2)详细分析三种常见的EPS助力特性曲线(直线型、折线型和曲线型)各自的优缺点,结合曲线需要满足的基本要求,设计一种混合型助力特性曲线,低速时提供较大的助力扭矩以增加操作轻便性,高速时减少助力扭矩以提高驾驶稳定性,并给出了助力特性曲线参数计算的过程。(3)分析EPS三大主要控制模式:助力控制、回正控制和阻尼控制。针对EPS系统的控制策略,本文研究了PID控制,模糊PID控制以及积分滑模控制,并用李雅普诺夫定理证明了积分滑模控制的稳定性。设计了助力控制器和回正阻尼控制器,采用卡尔曼滤波估计控制器所需的转向状态,分析并改进回正工况的判断。(4)根据EPS的数学模型,利用MATLAB/Simulink搭建助力控制总体仿真模型和回正阻尼控制仿真模型,对比分析三大控制模式,最终选定积分滑模控制。在积分滑模控制下,仿真分析了电机角度跟踪,扭矩跟踪,助力控制和回正控制等性能,验证了EPS控制策略的可行性。