多轴轮式车辆因其动力性能强和承载能力高,广泛应用于石化、,电力、高铁和风电等领域,随着我国经济的快速发展而需求量大。多轴转向系统是多轴车辆的核心系统之一,其性能直接决定着多轴车辆的操控稳定性与行驶安全性,已成为衡量各国现代大型轮式车辆发展水平的关键技术之一。因此,高性能多轴车辆转向系统的研究有着重要的现实意义。电液伺服转向是多轴转向系统中最有潜力的驱动与控制方式之一,其不仅驱动能力强,且动态响应快、转向精度高。电液伺服转向的关键在于对电液系统的精确控制,而常规的PID控制存在一定的局限性。因此,本文基于非线性控制理论,针对单轴电液伺服转向系统的非线性鲁棒控制进行了研究,旨在进一步提升多轴转向系统的控制性能。首先,基于转向系统原理,建立单轴电液伺服转向系统的数学模型。基于拉格朗日方程,建立转向系统机械结构的非线性动力学模型;同时针对阀控双转向助力缸,建立液压控制系统的流量连续性方程;基于已有的轮胎阻力矩模型,建立能够模拟轮胎阻力矩基本特性的简化模型;结合机械结构、液压系统和轮胎阻力矩,建立单轴电液伺服转向系统的综合模型,并分析机械结构和敏感参数对系统控制性能的影响。其次,基于转向系统的综合模型,分析PID控制器的鲁棒性。基于遗传算法和ITAE性能指标,整定PID参数;以轮胎负载的扰动为主要干扰项,给轮胎施加一个间断性和持续性的扰动,分析PID控制器的鲁棒特性;分析转向系统的运动学关系,并基于现代控制理论,建立单输入单输出的非线性系统数学模型,为非线性控制提供了可靠的控制导向模型。然后,基于控制导向模型,分析积分滑模控制器的鲁棒特性。基于系统状态空间方程,分别设计滑模控制器、积分滑模控制器和微分器积分滑模控制器,结合Lyapunov稳定性理论判定系统的稳定性,并分析了各个控制器的控制性能;同时,以轮胎负载的扰动为主要干扰项,验证积分滑模控制器的有效性,并分析该控制器的鲁棒特性。最后,搭建单轴电液伺服转向试验系统,验证转向系统控制模型的有效性。结合MLC和LabVIEW数据采集系统,搭建电液伺服转向试验系统;与仿真分析进行对比,验证电液伺服转向系统数学模型的可靠性;研究泵源压力、PID控制比例增益和轮胎负载对转向系统角度跟踪误差的影响规律,同时分析PID控制器的鲁棒性。本文的创新之处在于,建立了包含机械结构、液压系统和轮胎阻力矩的单轴电液伺服转向系统新型数学模型,有助于电液伺服转向系统的分析与控制;在此基础上提出了一个新的控制导向型模型,并设计了积分滑模控制器,实现了电液伺服转向系统的有效控制,结果显示所设计系统有助于抑制负载的干扰,提高转向系统的控制精度和鲁棒性能。