KR100250169B1 - 자동차의 조향 제어로직 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 조향 제어 로직에 관한 것으로, 전륜 조향각 신호를 시간 미분하는 미분부(4)와, 상기 미분부(4)에서 출력된 신호에 이득함수를 곱하여 후륜 조향각 신호를 출력하는 이득부(6), 상기 이득부(6)에서 출력된 후륜 조향각 신호에 따라 후륜을 조향시키는 엑츄에이터(8), 상기 엑츄에이터(8)에서 출력된 신호를 입력받아 제어 정보를 디스플레이하는 제1표시부(10), 전류 조향각 신호 및 상기 엑츄에이터(8)에서 출력된 후륜 조향각 신호를 다중화시켜 출력하는 제1다중화기(12), 상기 제1다중화기(12)에서 출력된 신호를 입력받아 4륜 차량 동적 방정식을 수행하여 출력하는 제1동적 방정식 수행부(14), 상기 제1동적 방정식 수행부(14)에서 출력된 신호를 역다중화시켜 출력하는 제1역다중화기(16), 상기 정륜 조향각 신호를 입력받아 2륜 차량 동적 방정식을 수행하여 출력하는 제2동적 방정식 수행부(18), 상기 제1 및 제2동적 방정식 수행부(14,18)에서 출력된 사이드 슬립 정보를 디스플레이하는 제2표시부(24), 상기 제1 및 제2동적 방정식 수행부(14,18)에서 출력된 요각속도 정보를 디스플레이하는 제3표시부(28) 및, 상기 제1 및 제2동적 방정식 수행부(14,18)에서 출력된 횡가속 정보를 디스플레이하는 제4표시부(32)를 포함하여 구성되어, 로직의 구성을 간단하며, 요각속도의 오버슈트가 감소하고, 피쉬 테일링 현상을 억제할 수 있는 것이다.

Description

자동차의 조향 제어로직
본 발명은 자동차의 조향 제어 로직에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 로직의 구성을 간단하며, 요각속도(yaw rate)의 오버슈트(overshoot)가 감소하고, 피쉬 테일링(fish tailing) 현상을 억제할 수 있도록 하는 자동차의 조향 제어 로직에 관한 것이다.
통상의 자동차에서는 핸들의 조작에 의해 앞바퀴 2륜의 타이어를 조향하여 주행 방향을 바꾸는 기능을 발휘하고 있는데, 4륜 조향은 뒷바퀴의 타이어도 조향하는 시스템이다.
4WS(4 wheel steering)의 목적으로는 저속 주행시에 역위상 조향(앞바퀴의 조향 방향과 뒷바퀴 조향 방향이 반대 방향)을 하여 선회의 반경을 적게하여 적은 회전이 잘 이루어지도록 하는 것과, 중,고속시에 동위상 조향(앞바퀴의 조향 방향과 뒷바퀴의 조향 방향이 동일한 방향)을 하여 고속에서 차선 변경과 선회시의 조정 안전성을 향상시키는 것에 있다.
상기와 같은 4WS 시스템에 적용되는 제어 로직은 현재까지 다수 존재하며 차량의 동특성에 미치는 영향은 약간씩 차이가 나게 된다.
본 발명은 전동 모터로 조향하는 차량에 대한 제어 로직으로, 로직의 구성을 간단하며, 요각속도의 오버슈트가 감소하고, 피쉬 테일링 현상을 억제할 수 있도록 하는 자동차의 조향 제어 로직을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차의 조향 제어 로직은, 전륜 조향각 신호를 시간 미분하는 미분부와, 상기 미분부에서 출력된 신호에 이득 함수를 곱하여 후륜 조향각 신호를 출력하는 이득부, 상기 이득부에서 출력된 후륜 조향각 신호에 따라 후륜을 조향시키는 엑츄에이터, 상기 엑튜에이터에서 출력된 신호를 입력받아 제어 정보를 디스플레이하는 제1표시부, 전류 조향각 신호 및 상기 엑츄에이터에서 출력된 후륜 조향각 신호를 다중화시켜 출력하는 제1다중화기, 상기 제1다중화기에서 출력된 신호를 입력받아 4륜 차량 동적 방정식을 수행하여 출력하는 제1동적 방정식 수행부, 상기 제1동적 방정식 수행부에서 출력된 신호를 역다중화시켜 출력하는 제1역다중화기, 상기 전륜 조향각 신호를 입력 받아 2륜 차량 동적 방정식을 수행하여 출력하는 제2동적 방정식 수행부, 상기 제2동적 방정식 수행부에서 출력된 신호를 역다중화시켜 출력하는 제2역다중화기, 상기 제1 및 제2역다중화기를 통해 입력된 사이드 슬립 정보를 다중화시켜 출력하는 제2다중화기, 상기 제2다중화기에서 출력된 사이드 슬립 정보를 디스 플레이하는 제2표시부, 상기 제1 및 제2역다중화기를 통해 입력된 요각속도 정보를 다중화시켜 출력하는 제3다중화기, 상기 제3다중화기에서 출력된 요각속도 정보를 디스플레이하는 제3표시부, 상기 제1 및 제2역다중화기를 통해 입력된 횡가속 정보를 다중화시켜 출력하는 제4다중화기 및, 상기 제4다중화기에서 출력된 횡가속 정보를 디스플레이하는 제4표시부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
제1도는 본 발명에 따른 자동차의 조향 제어 로직의 개략적인 블록도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 신호 입력부 4 : 미분부
6 : 이득부 8 : 엑츄에이터
10 : 제1표시부 12 : 제1다중화기
14 : 제1동적 방정식 수행부 16 : 제1역다중화기
18 : 제2동적 방정식 수행부 20 : 제2역다중화기
22 : 제2다중화기 24 : 제2 표시부
26 : 제3다중화기 28 : 제3 표시부
30 : 제4다중화기 32 : 제4 표시부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 자동차의 조향 제어 로직의 개략적인 블록도로서, 본 발명에 따른 자동차의 조향 제어 로직은, 신호입력부(2)와, 미분부(4), 이득부(6), 엑츄에이터(8), 제1표시부(10), 제1다중화기(12), 제1동적 방정식 수행부(14), 제1역다중화기(16), 제2동적 방정식 수행부(18), 제2역다중화기(20), 제2다중화기(22), 제2표시부(24), 제3다중화기(26), 제3표시부(28), 제4다중화기(30) 및, 제4표시부(32)로 이루어져 있다.
신호 입력부(2)는 전륜 조향각 신호를 입력하도록 되어 있고, 미분부(4)는 상기 신호 입력부(2)에서 입력된 전륜 조향각 신호를 신간 미분하여 출력하도록 되어 있으며, 상기 이득부(6)는 상기 미분부(4)에서 출력된 신호에 이득함수를 곱하여 후륜 조향각 신호를 출력하도록 되어 있다.
그리고, 엑츄에어터(8)는 상기 이득부(6)에서 출력된 후륜 조향각 신호에 따라 후륜을 조향시키도록 되어 있으며, 제1표시부(10)는 상기 엑츄에이터(8)에서 출력된 신호를 입력받아 제어 정보를 디스플레이하도록 되어 있다.
그리고, 제1다중화기(12)는 상기 신호 입력부(2)에서 입력된 전륜 조향각 신호와 상기 엑츄에이터(8)에서 피드백된 휴륜 조향각 신호를 다중화시켜 출력하도록 되어 있고, 제1동적 방정식 수행부(14)는 상기 제1다중화기(12)에서 출력된 신호를 입력받아 4륜 조향 방식에서의 차량 동적 방정식(vehicle dynamics equations)을 수행하여 출력하도록 되어 있으며, 제1역다중화기(16)는 상기 제1동적 방정식 수행부(14)에서 출력된 신호를 역다중화시켜 출력하도록 되어 있다.
한편, 제2동적 방정식 수행부(18)는 상기 신호 입력부(2)로부터 전륜 조향 각 신호를 입력받아 2륜 조향 방식에서의 차량 동적 방정식을 수행하여 출력하도록 되어 있으며, 제2역다중화기(20)는 상기 제2동적 방정식 수행부(18)에서 출력된 신호를 역다중화시켜 출력하도록 되어 있다.
그리고, 제2다중화기(22)는 상기 제1 및 제2역다중화기(16,20)를 통해 입력된 사이드 슬립(side-slip) 정보를 다중화시켜 출력하고, 제2표시부(24)는 상기 제2다중화기(22)에서 출력된 사이드 슬립 정보를 디스플레이하도록 되어 있다.
또한, 제3다중화기(26)는 상기 제1 및 제2역다중화기(16,20)를 통해 입력된 요각속도(yaw-rate) 정보를 다중화시켜 출력하고, 제3표시부(28)는 상기 제3다중화기(26)에서 출력된 요각속도 정보를 디스플레이하도록 되어 있다.
제4다중화기(30)는 상기 제1 및 제2역다중화기(16,20)를 통해 입력된 횡가속(lateral acceleration) 정보를 다중화시켜 출력하고, 제4표시부(32)는 상기 제4다중화기(30)에서 출력된 횡가속 정보를 디스플레이하도록 되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차의 조향 제어 로직의 작용 효과를 상세히설명하면 다음과 같다.
신호 입력부(2)는 전륜 조향각 신호를 입력하는 것으로, 상기 신호 입력부(2)에 적용되는 센서들로는 조향휠 각도(Steering wheel angle)를 감지하는 센서와, 차속(Vehicle speed)을 감지하는 센서, 리어 스티어 각도(Rear steer angle)를 감지하는 센서가 있다.
이때, 후륜 조향각과 전륜 조향각의 관계식은 하기의 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
여기서,는 후륜조향각이고,는 전륜조향각의 시간미분값,는 비례이득이다.
따라서, 미분부(4)가 상기 신호 입력부(2)에서 입력된 전륜 조향각 신호를 시간 미분하여 이득부(6)로 출력하고, 상기 이득부(6)는 상기 미분부(4)에서 출력된 신호에 이득함수를 곱하여 후륜 조향각 신호를 엑츄에이터(8)로 출력한다.
그리고, 상기 엑츄에이터(8)는 상기 이득부(6)에서 출력된 후륜 조향각 신호에 따라 후륜을 조향시키는 한편, 실제로 작용된 후륜 조향각 신호를 제1표시부(10) 및 제1다중화기(12)로 피드백시킨다.
상기 제1표시부(10)는 상기 엑츄에이터(8)에서 피드백된 신호를 입력받아 제어 정보를 디스플레이한다.
그리고, 제1다중화기(12)는 상기 신호 입력부(2)에서 입력된 전륜 조향각 신호와 상기 엑츄에이터(8)에서 피드백된 후륜 조향각 신호를 다중화시켜 제1동적 방정식 수행부(14)로 입력하고, 상기 제1동적 방정식 수행부(14)는 상기 제1다화기(12)에서 출력된 신호를 입력받아 4륜 조향 방식에서의 차량 동적 방정식을 수행하여 그 결과를 출력한다.
그리고, 상기 제1동적 방정식 수행부(14)에서 출력된 신호는 제1역다중화기(16)에서 역다중화되어 제2 내지 제4다중화기(22,26,30)로 입력된다.
한편, 제2동적 방정식 수행부(18)는 상기 신호 입력부(2)로부터 전륜 조향 각 신호를 입력받아 2륜 조향 방식에서의 차량 동적 방정식을 수행하여 그 결과를 제2역다중화기(20)로 입력하고, 제2역다중화기(20)는 상기 제2동적 방정식 수행부(18)에서 출력된 신호를 역다중화시켜 제2 내지 제4다중화기(22,26,30)로 입력한다.
그리고, 제2다중화기(22)는 상기 제1 및 제2역다중화기(16,20)를 통해 입력된 사이드 슬립(side-slip) 정보를 다중화시켜 제2시부(24)로 출력하고, 제2표시부(24)는 상기 제2다중화기(22)에서 출력된 사이드 슬립 정보를 디스플레이한다.
이때, 사이드 슬립(side-slip)이란 직진 상태에 있는 자동차의 타이어가 옆으로 미끄러지는 정도를 말한다.
그리고, 제3다중화기(26)는 상기 제1 및 제2역다중화기(16,20)를 통해 입력된 요각속도(yaw-rate) 정보를 다중화시켜 제3표시부(28)로 출력하고, 제3표시부(28)는 상기 제3다중화기(26)에서 출력된 요각속도 정보를 디스플레이한다.
이때, 요각속도(yaw-rate)란 자동차의 중심을 통하는 수직선 주위에 회전각(요각)이 변하는 속도를 말한다.
그리고, 제4다중화기(30)는 상기 제1 및 제2역다중확기(16,20)를 통해 입력된 횡가속(lateral acceleration) 정보를 다중화시켜 제4표시부(32)로 출력하고, 제4표시부(32)는 상기 제4다중화기(30)에서 출력된 횡가속 정보를 디스플레이한다.
상기와 같이 각 표시부(24,28,32)를 통해 차량 동적 방정식을 수행한 결과로 얻어지는 사이드 슬립, 요각속도, 횡가속도 정보를 사용자가 인식하여 차량 동적 방정식을 최적화 할 수 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 로직의 구성을 간단하며, 요각속도의 오버슈트가 감소하고, 피쉬 테일링 현상을 억제할 수 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 전륜 조항각 신호를 시간 미분하는 미분부와, 상기 미분부에서 출력된 신호에 이득함수를 곱하여 후륜 조향각 신호를 출력하는 이득부, 상기 이득부에서 출력된 후륜 조향각 신호에 따라 후륜을 조향시키는 엑츄에이터, 상기 엑츄에이터에서 출력된 신호를 입력받아 제어 정보를 디스플레이하는 제1표시부, 전류 조향각 신호 및 상기 엑츄에이터에서 출력된 후륜 조향각 신호를 다중화시켜 출력하는 제1다중화기, 상기 제1다중화기에서 출력된 신호를 입력받아 4륜 차량 동적 방정식을 수행하여 출력하는 제1동적 방정식 수행부, 상기 제2동적 방정식 수행부에서 출력된 신호를 역다중화시켜 출력하는 제2역다중화기, 상기 제1 및 제2역다중화기를 통해 입력된 사이드 슬립 정보를 다중화시켜 출력하는 제2다중화기, 상기 제2다중화기에서 출력된 사이드 슬립 정보를 디스플레이하는 제2표시부, 상기 제1 및 제2역다중화기를 통해 입력된 요각속도 정보를 다중화시켜 출력하는 제3다중화기, 상기 제3다중화기에서 출력된 요각속도 정보를 디스플레이하는 제3표시부, 상기 제1 및 제2역다중화기를 통해 입력된 횡가속 정보를 다중화시켜 출력하는 제4다중화기 및, 상기 제4다중화기에서 출력된 횡가속 정보를 디스플레이하는 제4표시부를 포함하여 구성된 자동차의 조향 제어 로직.
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