随着电子产业的发展,电动助力转向系统（Electric power steering system,EPS）以低成本、低能耗、高性能的优势,在乘用车领域中占领了大量的份额。我国具有自主知识产权EPS的供应链已经趋于成熟,但是在EPS试验台架方面却缺乏商业化应用的成果,与国外具有一定的差距。EPS试验台架对于EPS的开发具有强烈的指导作用,可在实验室内有限的空间下,以较短的时间实现EPS系统的初步实际验证、在线修改与调试,缩短EPS的开发周期,降低人力、物力成本。首先,根据研究对象的整车参数,在Car Sim和MATLAB/Simulink搭建车辆动力学联合仿真模型,通过对转向阻力矩的分析,建立了转向阻力矩模型,可实现在不同的车速、道路附着系数和转向盘转角下车辆转向阻力矩的实时计算和输出。其次,通过管柱助力式电动助力转向系统（Column Type Electronic Power Steering,C-EPS）的受力分析,构建了C-EPS数学模型。基于转向阻力矩模型设计了改进的直线型助力特性曲线。采用常规PID控制器进行C-EPS转向助力和转向盘回正的控制,并使用遗传算法进行PID控制器参数的整定,完成C-EPS控制策略的设计。联合转向阻力矩模型和C-EPS模型进行了仿真,在转向轻便性,助力阶跃响应和转向回正仿真试验中取得了良好的控制效果。然后,使用dSPACE实时系统,搭建了C-EPS硬件在环试验台架。在硬件方面,完成了试验台架机械结构、转向阻力矩加载机构、传动机构的设计,传感器的选取和助力电机驱动器的选型;在软件方面,完成了控制策略的代码生成,并采用Controldesk建立了试验管理人机交互界面。硬件在环仿真试验结果表明,所设计的C-EPS控制策略具有良好的性能,试验台架达到了预期的设计目标。最后,为进一步提升C-EPS的安全性能,针对C-EPS传感器的故障失效模式,设计了对于C-EPS扰动输入不敏感的未知输入观测器,建立了C-EPS主动容错控制。针对转矩传感器和电流传感器进行容错控制仿真试验,仿真结果表明所设计的容错控制能够实时估计传感器故障值,分别实现了转矩和电流信号故障下C-EPS助力性能的恢复。