助力转向系统是一种常用的汽车驾驶辅助装置,对于汽车操控的灵活性和安全性具有重要影响。目前大多数汽车上应用的助力转向系统都为传统的液压结构,占用空间大、成本高、控制不够灵活。随着科技的不断发展,以微电子、传感器等技术为基础的电动助力转向系统(Electric Power Steering system,EPS)开始出现,并逐步成为研究的热点。相比较于液压等传统助力转向系统,EPS具有更高的灵活性、安全性,更低的成本以及更小的环境污染。EPS正在向着全自动、智能化方向发展,许多国内外汽车厂商已经将EPS作为中高端汽车的标准配置。目前,国内外许多机构已经开展对于EPS的深入研究,EPS的普及推广对于整个汽车行业具有非常积极的影响。本文以应用于轻型车辆的转向柱式EPS作为研究对象,对EPS的工作原理和结构进行了详细分析,明确了EPS的总体设计方案以及助力特性,并且完成了EPS系统中转矩传感器、助力电机、减速机构、电控单元等主要器件的选型;随后,建立了汽车的二自由度模型和EPS的动力学模型,并对EPS的控制模式和控制算法进行了详细论述,设计了基于PID和模糊算法的控制器;在此基础上,设计了以MC9S12DG128单片机为核心的EPS软硬件系统,给出了各硬件模块的选型原则和电路设计,软件部分给出了设计原则和实现流程图。最后,利用MATLAB/Simulink等工具对EPS的性能进行了仿真和实车测试。测试结果表明,汽车在加装了EPS系统以后,操作稳定性和转向轻便性明显提高,而基于模糊控制的转向效果要略好于基于PID控制。引入回正控制后,方向盘可以迅速回到零点位置,没有明显的超调和振荡,整体效果基本满足设计要求。