KR100391652B1

KR100391652B1 - 지능형 크루즈 콘트롤 시스템에서의 가속도 제어를 위한제어이득 결정방법

Info

Publication number: KR100391652B1
Application number: KR10-2000-0085889A
Authority: KR
Inventors: 권영도
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2003-07-12
Also published as: KR20020056525A

Abstract

본 발명은 지능형 크루즈 콘트롤 시스템에서의 가속도 제어를 위한 제어이득 결정방법에 관한 것으로, 지능형 크루즈 콘트롤 시스템을 수학식으로 모델링하는 단계와, 성능지수(J)를 결정하는 단계 및, 상기 수학식에 대해 상기 성능지수(J)를 최소화하도록 LRQ 기법을 이용하여 제어이득(,

Description

지능형 크루즈 콘트롤 시스템에서의 가속도 제어를 위한 제어이득 결정방법{Control gain decision method for decceleration control in intellectual cruise control system}

본 발명은 지능형 크루즈 콘트롤 시스템에서의 가속도 제어를 위한 제어이득 결정방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 선행차와의 차간거리를 일정하게 유지하면서 운전자가 설정한 차속이나 선행차의 차속을 추종하면서 주행하도록 차량의 가속도를 제어하는 지능형 크루즈 콘트롤 시스템에서의 가속도 제어를 위한 제어이득 결정방법에 관한 것이다.

일반적으로, 지능형크루즈 콘트롤 시스템은 선행차와의 차간거리를 일정하게 유지하면서 운전자가 설정한 차속이나 선행차의 차속을 추종하면서 주행하도록 차량의 가속도를 제어한다.

상기와 같은 차량의 가속도 제어를 위해 제어기로 입력되는 가속도 명령을 결정하는 종래의 방법은 하기의 수학식 1과 같다.

상기 수학식 1에서는 희망 가속도,는 제어기로 입력되는 가속도 명령,는 제어이득,상태변수,,는 제어이득,는 거리오차,는 속도오차,는 차간거리,는 헤드웨이 타임(headway time),는 현재속도,은 상대속도이다.

즉, 측정할 수 있는 거리오차()와 속도오차()에 적절한 제어이득(,)을 곱하여 차량의 가속도 명령을 결정한다.

이때, 상기 제어이득(,)은 거리오차()와 속도오차()를 동시에 '0'으로 보내도록 결정하여야 한다.

그러나, 상기와 같이 제어이득(,)을 결정하기 위해서는 많은 실험을 수행해야만 될 뿐만 아니라, 차간거리()를 일정하게 유지하면서 차량의 속도를 운전자가 설정해 놓은 속도 또는 선행차의 속도로 유지하기가 힘든 문제점이 있었다. 즉, 2가지 목적(차간거리와 설정속도)을 동시에 만족시키는 제어이득(,)을 결정하기가 힘든 것이다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 최적제어기법을 사용하여 제어이득을 결정함으로써, 제어이득을 손쉽게 결정할 수 있을 뿐만 아니라 속도와 거리를 동시에 추종할 수 있는 제어이득을 결정할 수 있는 지능형 크루즈 콘트롤 시스템에서의 가속도 제어를 위한 제어이득 결정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지능형 크루즈 콘트롤 시스템에서의 가속도 제어를 위한 제어이득 결정방법은, 지능형 크루즈 콘트롤 시스템을 수학식으로 모델링하는 단계와, 성능지수(J)를 결정하는 단계 및, 상기 수학식에 대해 상기 성능지수(J)를 최소화하도록 LRQ 기법을 이용하여 제어이득(,)을 구하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 지능형 크루즈 콘트롤 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같은 지능형 크루즈 콘트롤 시스템을 다음과 같은 수학식 2로 모델링한다.

상기 수학식 2에서,상태변수의 미분값,,,는 매트릭스값,는 거리오차의 미분값,는 속도오차의 미분값,는 거리오차,는 속도오차,는 헤드웨이 타임(headway time),는 제어기로 입력되는 가속도 명령,는 외란이다.

그리고, 하기의 수학식 3을 이용하여 성능지수(J)를 결정한다.

상기 수학식 3에서,는 사용자가 결정할 수 있는 상수값이다.

상기와 같은 성능지수(J)의 의미는 제어시 발생되는 거리오차()와, 속도오차(), 그리고 제어기로 입력되는 가속도 명령()인 감/가속도값의 합이다.

이때, 상기 성능지수(J)에 포함되어 있는 상수값(,)은 제어시에 중요하게 생각되는 부분을 강조할 수 있는 일종의 가중치로서, 이 상수값을 조정하여 운전자가 중요시 하는 부분을 더욱 강조할 수 있다.

예를 들어, 거리오차()에 대한 상수값은 '1', 속도오차()에 대한 상수값()은 '0.5', 그리고 가속도 명령에 대한 상수값()은 0.1이라고 한다면, 거리오차()를 줄이는데 제어의 중점을 두겠다는 의미가 된다. 또한, 거리제어 보다는 속도제어에 중점을 두겠다고 한다면 속도오차()에 대한 가중치()를 늘려 성능지수를 결정하면 된다. 또, 상수값(,)을 모두 같은 값으로 놓으면 거리 및 속도를 동시에 제어하면서 운전자가 느끼는 감/가속도를 최소화할 수 있는 것이다.

그리고, 상기와 같은 수학식 2로 표현되는 지능형크루즈시스템에 대해 수학식 3으로 표현되는 성능지수(J)를 최소화하기 위해서 최적제어기법의 하나인 LQR(Linear Quadratic Regulator) 기법을 이용하여, 제어이득(,)을 결정한다.

그리고, 상기와 같이 결정된 제어이득(,)을 하기의 수학식 4에 적용시켜서 가속도 명령을 결정한다.

상기 수학식 4에서,는 희망 가속도,는 제어기로 입력되는 가속도 명령,는 제어이득,상태변수,,는 제어이득,는 차간거리,는 헤드웨이 타임(headway time),는 현재속도,은 상대속도이다.

따라서, 상기 수학식 4로 결정되는 가속도 명령은 수학식 3으로 표현되는 성능지수(J)를 최소화하는 가속도 명령이 되며, 따라서 거리오차()와, 속도오차(), 그리고 제어기로 입력되는 가속도 명령()인 감/가속도값을 동시에 최소화할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 최적제어기법을 사용하여 제어이득을 결정함으로써, 제어이득을 손쉽게 결정할 수 있을 뿐만 아니라 속도와 거리를 동시에 추종할 수 있는 제어이득을 결정할 수 있는 효과가 있다.

Claims

지능형 크루즈 콘트롤 시스템을 수학식으로 모델링하는 단계와, 성능지수(J)를 결정하는 단계 및, 상기 수학식에 대해 상기 성능지수(J)를 최소화하도록 LRQ 기법을 이용하여 제어이득(,)을 구하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지능형 크루즈 콘트롤 시스템에서의 가속도 제어를 위한 제어이득 결정방법.
제 1 항에 있어서,

상기 수학식이 하기의 수학식인 것을 특징으로 하는 지능형 크루즈 콘트롤 시스템에서의 가속도 제어를 위한 제어이득 결정방법.

상기 수학식에서상태변수의 미분값,,,는 매트릭스값,는 거리오차의 미분값,는 속도오차의 미분값,는 거리오차,는 속도오차,는 헤드웨이 타임(headway time),는 제어기로 입력되는 가속도 명령,는 외란이다.
제 1 항에 있어서,

상기 성능지수(J)는 하기의 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 지능형 크루즈 콘트롤 시스템에서의 가속도 제어를 위한 제어이득 결정방법.

상기 수학식에서,는 거리오차,는 속도오차,는 제어기로 입력되는 가속도 명령,,는 사용자가 결정할 수 있는 상수값이다.