随着汽车电动助力转向（Electric Power Steering,简称EPS）系统逐渐在新能源汽车、无人驾驶车上的应用,对EPS系统的性能要求也越来越高。由于EPS系统建模过程中存在的模型参数不确定性和外界干扰,将大大影响汽车的操纵稳定性和EPS控制系统的鲁棒稳定性。因此本文从增强EPS控制系统的鲁棒性和汽车操纵稳定性的角度出发,设计一种内外环双层结构的EPS控制策略。本文主要的研究内容如下:第一,研究EPS系统的组成并对其工作原理进行分析,将EPS系统简化为方向盘、扭矩传感器、助力电机和齿轮齿条转向器四个受力部件,利用牛顿第二力学定律分别建立其微分方程;建立轮胎、二自由度整车模型,根据三者的中间变量建立EPS系统的综合控制模型,并对综合模型进行稳定性分析,为鲁棒控制器的设计奠定基础。第二,通过分析EPS助力特性,设计合理的直线型助力特性曲线;介绍汽车操纵稳定性,以横摆角速度和转向灵敏度作为评价参数,推导转向灵敏度和理想横摆角速度增益的公式,证明本文转向模型具有适当不足转向特性,为后续设计鲁棒控制器性能指标奠定基础;分析EPS系统存在的问题,提出本文的控制目标是提高转向轻便性、转向“路感”、跟随性能、EPS的鲁棒稳定性和汽车操纵稳定性。第三,提出了EPS系统双层结构控制策略。在外环控制中,针对路面干扰和传感器噪声,对比采用H2控制和H∞控制的助力跟随性、“路感”、操纵稳定性的控制效果。根据对比结果,综合两种控制策略的优点,选择H2和H∞范数的控制通道,设计混合H2/H∞控制器。仿真结果表明,所提出的混合H2/H∞控制策略能够满足本文的控制目标。在内环控制中,针对电机的模型参数的摄动与外界干扰,提出基于名义模型干扰观测器的PID控制策略,与传统PID控制方法进行对比,结果表明,基于名义模型干扰观测器的PID控制策略具有更好的抗干扰性能和电流跟踪性能。第四,应用Carsim和Simulink进行联合仿真,验证双层控制策略的性能。根据国家标准《汽车操纵稳定性试验方法GB/T6323-2014》,对建立的联合仿真模型进行相应的操纵稳定性试验,试验结果表明本文设计的EPS双层控制策略具有良好的转向轻便性、操纵稳定性、助力跟随性能和鲁棒稳定性。