随着电子技术在发动机、变速器、制动器等系统上的成熟应用,电动助力转向系统(EPS)也作为一种全新的汽车动力转向技术逐渐取代液压助力转向系统而成为现代汽车发展的主题。EPS系统根据转向盘扭矩、车速等信号,由电控单元做出决策,控制助力电机输出助力扭矩,具有节能、环保等优点。本文开展了EPS控制系统的设计与试验研究。通过对理想助力特性曲线和已有助力特性曲线的分析,提出了多段折线近似理想助力曲线的思想,推导出了各段折线的数学表达式,给出了助力控制的查表算法,计算了存储助力数据表所需要的存储空间。分析了利用助力电机产生再生制动的阻尼控制方式的局限性,设计了利用助力电机产生主动阻尼的控制策略,论证了保证行车安全时助力机构所能提供的最大阻尼;改善了回正的控制策略,增加了主动回正控制,实现了回正后车辆转向角归零的目的,给出了助力、不助力、回正、阻尼等工作状态的转换条件。设计了EPS控制器硬件电路和软件,根据汽车电子的相关标准要求,系统选用Freescale公司生产的MC9S12DT256微控制器、电源管理芯片和前置功率器件。根据不同工作状态,助力电机驱动电路分别采用受限单极控制方式和单极控制方式,提高功率驱动电路的可靠性,采用提高PWM信号频率的措施,解决了受限单极控制方式时电机电枢断流的问题。设计了ECU的故障诊断功能,在硬件电路实现了微控制器、离合器、扭矩传感器等关键部件的失效保护功能。多维数据表查表和增量式积分分离PID控制算法相结合的控制策略,减少了微控制器的运算量,提高了系统的响应速度。最后,构建了EPS系统的试验环境;通过试验的方法,选择出最优的PWM信号的频率;在分析助力特性试验结果的基础上,得出系统具有良好的助力性能,达到的预期目的。