线控转向系统作为下一代车辆转向系统,使用转向执行电机和路感模拟电机驱动转向系统,取消了转向盘和转向前轮间的传动机构,这样不仅可以提高转向系统的响应速度,也可以为驾驶舱内布局提供更高的自由度,满足人们对于车辆驾驶舒适性和操纵稳定性的要求,推动汽车向智能化方向的发展。路感模拟和转向随动控制是线控转向系统中的两个重要技术。轮地之间的耦合作用力作为路感模拟中真实路感的重要表征以及转向随动中的不确定干扰,由于在量产车型上无法直接测量,是当前制约转向系统性能提升的重要因素。本文针对能够反映轮地之间耦合作用力信息的齿条力进行研究,设计观测器对其进行估计,并将其作为前馈补偿应用于转向随动控制,以改善随动控制性能。首先,在分析线控转向系统结构的基础上,确定了本文使用的转向执行器结构,并对其进行建模。说明了齿条力和轮地耦合作用力之间的关系,并设计了齿条力观测器,在多种仿真工况下验证了观测器的有效性在此基础上,为了提高齿条力估计结果的可靠性,针对旋转变压器常见故障设计了检测算法,给出了齿条力的容错估计策略。将旋转变压器故障分为非失效性故障和失效性故障,非失效性故障通过离散傅里叶变换转速分析法检测,失效性故障通过设计滑模观测器得到电机估计位置,比较电机估计位置和测量位置之差来检测。通过在仿真中的不同电机转速下出现故障,验证了故障检测算法和齿条力容错估计策略的有效性。之后,在转向随动控制中,将估计的齿条力作为前馈信号引入控制系统,对系统中的干扰进行补偿,同时,考虑模型参数不确定性,提出了模糊滑模控制策略。通过在仿真实验中比较PID控制、模糊滑模控制以及本文提出的基于齿条力前馈补偿的模糊滑模控制的控制效果,验证了本文提出的转向随动控制策略的有效性。最后,为了进一步验证设计的齿条力观测器以及转向随动控制算法在实际系统中的效果,搭建了半实物仿真平台,包括对平台的硬件选型和软件开发。在平台上进行了齿条力估计实验和转向随动控制实验。实验结果表明,本文设计的齿条力观测器能够有效估计齿条力,提出的基于齿条力前馈补偿的模糊滑模控制在转向随动控制中实现了对期望齿条位置的准确跟踪。