KR101856348B1

KR101856348B1 - 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법

Info

Publication number: KR101856348B1
Application number: KR1020160109040A
Authority: KR
Inventors: 구본창
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2018-06-25
Also published as: US10120356B2; CN107783529A; CN107783529B; US20180059627A1; DE102016125538A1; KR20180023524A

Abstract

본 발명은 호스트 컴퓨터에서 액츄에이터 제어 데이터의 검증을 위하여 플랜트 모델을 시뮬레이터로 전송하는 제1단계와 상기 시뮬레이터로부터 전송받은 상기 플랜트 모델의 엔진모사 정보신호를 실제 액츄에이터와 연결된 엔진 제어기로 전송하는 제2단계와 상기 엔진 제어기를 통해 상기 엔진모사 정보신호에 따라 상기 액츄에이터를 구동시키고, 상기 액츄에이터로부터 전달된 피드백 신호를 상기 엔진 제어기에서 전달받아 상기 호스트 컴퓨터로 전송하여 제어 데이터를 측정하는 제3단계 및 상기 호스트 컴퓨터에 기설정된 목표 제어 데이터와 상기 제어 테이터를 비교하여 상기 제어 데이터의 이상 여부를 검증하는 제4단계를 포함한다.

Description

액츄에이터 제어 데이터 검증 방법{Method for verifying of Actuator control data}

본 발명은 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 HILS(Hardware In the Loop Simulation)를 이용하여 실제 액츄에이터에 대한 제어 데이터 검증이 가능하도록 하는 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 힐스(Hardware In the Loop Simulation, HILS) 장치는 수치 시뮬레이션 환경에 비선형성 등으로 인해 수치적으로 모델링하기 힘든 하드웨어 장치를 실시간 시뮬레이션하기 위한 장치로서, 실차 시험에서의 단점을 보완하기 위한 모의 시험 장치이다.

이러한 힐스 장치는 실제상황과 유사한 환경으로 하드웨어 장치의 실험을 반복 수행해 볼 수 있도록 함으로써, 실차 시험 횟수를 줄일 수 있고, 시험의 질을 향상시킬 수 있으며, 그에 따라 차량 개발시간 및 비용을 대폭 줄일 수가 있다.

하지만, 일반적인 힐스 장치는 액추에이터의 구동으로 가상 주행을 이루면서 ECU 장치의 성능 시험을 수행하고 있으며, 그에 따라 실제 액츄에이터를 장착하지 않고 단순 모사 신호 정보만 엔진 제어기로 전송하고 있다.

즉, 힐스 장치는 실제 액츄에이터 작동 여부에 대한 모니터링이 불가하고, 작동신호가 플랜트 모델로 전송되지 않아 플랜트 모델에서 출력되는 엔진 출력, 성능 거동이 실 엔진과 다를 뿐만 아니라, 플랜트 모델에 엔진 모델과 차량 모델이 구현되지 않기 때문에, 차량 주행 모드, 엔진 특성 값들을 정확하게 모사하지 못하는 문제가 있다.

대한민국공개특허공보 제10-2007-0031559호(2007.03.20.)

본 발명의 목적은, HILS(Hardware In the Loop Simulation)를 이용하여 실제 액츄에이터가 장착된 엔진 제어기의 실제 신호를 수신, 그에 따른 제어를 실시하고, 액츄에이터의 구동 시 엔진 제어기로 액츄에이터의 상태 정보를 전송하여 호스트 컴퓨터에서 액츄에이터의 상태 정보를 확인 및 비교함으로써, 액츄에이터의 제어 데이터에 대한 검증이 가능하도록 하는 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법은 호스트 컴퓨터에서 액츄에이터 제어 데이터의 검증을 위하여 플랜트 모델을 시뮬레이터로 전송하는 제1단계와 상기 시뮬레이터로부터 전송받은 상기 플랜트 모델의 엔진모사 정보신호를 실제 액츄에이터와 연결된 엔진 제어기로 전송하는 제2단계와 상기 엔진 제어기를 통해 상기 엔진모사 정보신호에 따라 상기 액츄에이터를 구동시키고, 상기 액츄에이터로부터 전달된 피드백 신호를 상기 엔진 제어기에서 전달받아 상기 호스트 컴퓨터로 전송하여 제어 데이터를 측정하는 제3단계 및 상기 호스트 컴퓨터에 기설정된 목표 제어 데이터와 상기 제어 테이터를 비교하여 상기 제어 데이터의 이상 여부를 검증하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제3단계는 상기 액츄에이터로부터 전달된 피드백 신호를 상기 엔진 제어기와 함께 상기 플랜트 모델 및 상기 시뮬레이터로 전송한다.

그리고, 상기 제4단계는 상기 호스트 컴퓨터에 저장된 목표 속도와 실제 차속을 비교하여 기설정된 범의 내에 위치되지 않은 것으로 판단되면 상기 플랜트 모델 및 상기 시뮬레이터의 이상 여부를 확인한다.

이때, 상기 제4단계는 상기 호스트 컴퓨터에 저장된 목표 속도와 실제 차속을 비교하여 기설정된 범의 내에 위치한 것으로 판단되면 기설정된 액츄에이터 목표 위치와 실제 액츄에이터 위치를 비교한다.

또한, 상기 제4단계는 상기 호스트 컴퓨터에 저장된 액츄에이터 목표 위치와 실제 액츄에이터 위치가 기설정된 범위 내에 위치되지 않은 것으로 판단되면 상기 플랜트 모델 및 상기 시뮬레이터의 이상 여부를 확인한다.

또한, 상기 제4단계는 상기 호스트 컴퓨터에 저장된 액츄에이터 목표 위치와 실제 액츄에이터 위치를 비교하여 기설정된 범위 내에 위치한 것으로 판단되면 기설정된 액츄에이터 목표 위치 응답 시간과 실제 액츄에이터 목표 위치 응답 시간을 비교한다.

또한, 상기 제4단계는 상기 호스트 컴퓨터에 저장된 액츄에이터 목표 위치 응답 시간과 실제 액츄에이터 목표 위치 응답 시간이 기설정된 범위 내에 위치되지 않은 것으로 판단되면 상기 플랜트 모델 및 상기 시뮬레이터의 이상 여부를 확인한다.

한편, 상기 제1단계는 상기 플랜트 모델에 포함된 엔진모사 정보, 차량모사 정보, 환경조건 정보를 상기 시뮬레이터로 전송한다.

본 발명은, HILS(Hardware In the Loop Simulation) 장치를 이용하여 실제 액츄에이터가 장착된 엔진 제어기의 실제 신호를 수신, 그에 따른 제어를 실시하고, 액츄에이터의 구동 시 엔진 제어기로 액츄에이터의 상태 정보를 전송하여 호스트 컴퓨터에서 액츄에이터의 상태 정보를 확인 및 비교함으로써, 액츄에이터의 제어 데이터에 대한 검증이 가능하도록 하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 HILS 장치를 구성하는 플랜트 모델에서 엔진 출력, 성능 거동이 실 엔진과 유사하게 작동되도록 플랜트 모델에 엔진모사 정보, 차량모사 정보, 환경모사 정보가 포함되어 있도록 함으로써, 차량의 주행모드, 환경조건, 사용조건을 모사할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법을 순차적으로 보여주는 순서도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법에 대한 개략적인 제어 시스템을 보여주는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법에 대한 제어 데이터 측정 단계를 보여주는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 제어 데이터의 이상 여부 검증 단계를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법을 순차적으로 보여주는 순서도이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법에 대한 개략적인 제어 시스템을 보여주는 도면이다.

또한, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법에 대한 제어 데이터 측정 단계를 보여주는 도면이며, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 제어 데이터의 이상 여부 검증 단계를 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 플랜트 모델(10)에 기초하여 시험 대상인 엔진제어기(30)를 포함한 차량, 엔진, 환경의 가상 주행 시험을 수행하는 호스트 컴퓨터에서 액츄에이터 제어 데이터 검증을 위한 HILS(Hardware In the Loop Simulation) 장치를 동작시킴에 따라 엔진모사 정보를 포함하는 플랜트 모델(10)을 시뮬레이터로 전송한다(S100).

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 HILS 장치는 차량모사, 엔진모사, 환경 조건 등이 저장된 플랜트 모델(10) 및 이러한 플랜트 모델(10)로 엔진 상태정보를 전송하고, 플랜트 모델(10)로부터 엔진 구동신호를 전달받는 시뮬레이터(20)로 구성되는데, 이때 본 발명에서는 액츄에이터 모델이 아닌 실제 액츄에이터(40)를 장착하여 엔진 제어기(30)의 실제 신호를 수신하여 호스트 컴퓨터(50)에서의 동작 제어에 의해 제어가 이루어지도록 한다.

다시 말해, 종래에는 실제 액츄에이터(40)를 장착하고 않고, 단순 모사 신호 정보만 엔진 제어기(30)로 전송하기 때문에, 실제 액츄에이터(40)의 작동 여부에 대한 정확한 모니터링이 불가능하다.

또한, 종래에는 플랜트 모델(10)과 엔진 제어기(30)가 연결되지 않기 때문에, 작동신호가 플랜트 모델(10)로 전송되지 않게 되고, 이는 플랜트 모델(10)에 엔진 모델과 차량 모델이 구현되지 않게 되는 원인이 되므로, 플랜트 모델(10)에서 차량 주행모드, 엔진 특성 값들을 모사하지 못하게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 엔진의 인젝터 등과 같은 실제 액츄에이터(40)를 장착하고, 이러한 엔진 제어기(30)에 의해 동작하는 실제 액츄에이터(40) 작동 신호가 HILS 장치의 플랜트 모델(10)로 전송되도록 함으로써, 플랜트 모델(10)에서 모델링 되는 엔진 출력, 성능 거동이 실 엔진과 유사하게 작동되게 할 수 있다.

여기서, 플랜트 모델(10)은 가상의 엔진의 동작을 모델링 하기 위한 것으로, 차량 모델, 엔진 모델, 환경 모델이 구현되어 있어서 차량 속도, 각속도 등의 차량 주행모드가 모델링 된 차량모사 정보 뿐만 아니라 엔진모사 정보 및 외기 온도, 습도, 대기압 등의 환경조건 정보를 함께 모사할 수 있다.

한편, 플랜트 모델(10)과 함께 HILS 장치에 포함된 시뮬레이터(20)로부터 전송받은 엔진모사 정보신호를 실제 액츄에이터(40)와 연결된 엔진 제어기(30)로 전송한다(S200).

이후, 엔진 제어기(30)를 통해 엔진모사 정보신호에 따라 액츄에이터(40)를 구동시키고, 액츄에이터(40)로부터 전달된 피드백 신호를 엔진 제어기(30)에서 전달받아 호스트 컴퓨터(50)로 전송하여 제어 데이터를 측정한다(S300).

여기서, 액츄에이터(40)로부터 전달된 피드백 신호는 도 3에 도시된 바와 같이 상기와 같이 엔진 제어기(30) 뿐만 아니라 플랜트 모델(10)로 전송하고(S310), 그에 따른 전압을 시뮬레이터(20)로 전송한다(S320).

이는, 플랜트 모델(10)에 모델링 되어 있는 엔진 모델, 차량 모델, 환경 모델의 조건을 업데이트를 위한 것으로, 예를 들어 환경조건이 변화됨에 따라 달라지는 조건들을 상기와 같은 피드백 신호에 의해 업데이트 하여 플랜트 모델(10)에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.

한편, 호스트 컴퓨터(50)에 기설정된 목표 제어 데이터와 엔진 제어기(30)의 피드백 신호로부터 전달받은 제어 데이터를 비교하여 제어 데이터의 이상 여부를 검증한다(S400).

이를 위해, 먼저 제어 데이터의 검증을 위한 HILS 장치의 시뮬레이터(20)를 통해 차량의 점화장치를 ON 시키고, 그에 따라 시동이 이루어지게 한 후, 플랜트 모델(10)로부터 엔진구동 신호를 전달받아 주행 모드가 설정되면, 도 4에 도시된 바와 같이 호스트 컴퓨터(50)에 저장된 목표 속도와 실제 차속을 비교하고(S410), 만일 비교 결과가 기설정된 범위 내에 위치되지 않은 것으로 판단되면, 플랜트 모델(10) 및 시뮬레이터(20)의 이상 여부를 확인한다(S420).

이때, 호스트 컴퓨터(50)에 저장된 목표 속도와 실체 차속을 비교하여(S410) 호스트 컴퓨터(50) 상에 기설정된 범위 내에 위치한 것으로 판단되면, 기설정된 액츄에이터 목표 위치와 실체 액츄에이터의 위치를 비교한다(S412).

만일, 호스트 컴퓨터(50)에 저장된 액츄에이터 목표 위치와 실제 액츄에이터 위치를 비교하여(S412) 그 정도가 기설정된 범위 내에 위치되지 않은 것으로 판단되면, 플랜트 모델(10) 및 시뮬레이터(20)의 이상 여부를 확인한다(S420).

바람직하게는, 액츄에이터 목표 위치와 실제 액츄에이터가 개방되는 위치를 비교하여(S412) 그 각도의 차이가 약 10% 이상이 될 경우에는 플랜트 모델(10) 및 시뮬레이터(20)의 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 만일 호스트 컴퓨터(50)에 저장된 액츄에이터 목표 위치와 실제 액츄에이터 위치를 비교하여(S412) 기설정된 범위 내에 위치한 것으로 판단되면, 호스트 컴퓨터(50) 상에 기설정된 액츄에이터 목표 위치 응답 시간과 실제 액츄에이터 목표 위치 응답 시간을 비교한다(S414).

여기서, 호스트 컴퓨터(50)에 저장된 액츄에이터 목표 위치 응답 시간과 실제 액츄에이터 목표 위치 응답 시간이 기설정된 범위 내에 위치된 것으로 판단되면, 실제 액츄에이터에서 측정된 제어 데이터에 이상이 발생하지 않은 것으로 판단하여 HILS 테스트 구동을 종료한다.

하지만, 만일 액츄에이터 목표 위치 응답 시간과 실제 액츄에이터 목표 위치 응답 시간을 비교하여(S414) 그 차이가 기설정된 범위 내에 위치되지 않은 것으로 판단되면, 플랜트 모델(10) 및 시뮬레이터(20)의 이상 여부를 확인한다(S420).

즉, 예를 들어 액츄에이터 목표 위치 응답 시간과 실제 액츄에이터 목표 위치 응답 시간 차이가 약 1초 이상일 경우에는 실제 액츄에이터에서 측정된 제어 데이터에 이상이 발생된 것으로 판단하고, 그에 따라 플랜트 모델(10) 및 시뮬레이터(20)의 이상 여부를 확인한다(S420).

따라서, 본 실시예에서는 실제 액츄에이터(40)가 장착된 엔진 제어기(30)의 제어 신호를 수신, 그에 따른 HILS 장치를 이용한 제어를 실시함에 있어서, 액츄에이터(40)의 구동에 따른 피드백 신호를 엔진 제어기(30)로 전송하여 호스트 컴퓨터(50) 상에 기설정된 목표 속도, 액츄에이터 목표 위치, 액츄에이터 목표 위치 응답 시간을 실제 액츄에이터(40)의 상기 해당하는 정보와 비교함으로써, 실제 액츄에이터(40)의 제어 데이터에 대한 이상 유무를 검증할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 실제 액츄에이터(40)를 통하여 모델링된 차량모사 정보, 엔진모사 정보, 환경조건이 플랜트 모델(10)에 구현되어 있기 때문에, 플랜트 모델(10)과 실제 엔진과의 편차, 도로 조건 및 온도, 습도, 대기압에 따른 특성 변화를 모사하여 검증이 이루어지도록 함으로써, 다양한 조건에서의 제어 데이터에 대한 검증이 가능할 수 있다.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.

10 : 플랜트 모델 20 : 시뮬레이터
30 : 엔진 제어기 40 : 액츄에이터
50 : 호스트 컴퓨터

Claims

호스트 컴퓨터에서 액츄에이터 제어 데이터의 검증을 위하여 플랜트 모델을 시뮬레이터로 전송하는 제1단계;
상기 시뮬레이터로부터 전송받은 플랜트 모델의 엔진모사 정보신호를 실제 액츄에이터와 연결된 엔진 제어기로 전송하는 제2단계;
상기 엔진 제어기를 통해 상기 엔진모사 정보신호에 따라 상기 액츄에이터를 구동시키고, 상기 액츄에이터로부터 전달된 피드백 신호를 상기 엔진 제어기에서 전달받아 상기 호스트 컴퓨터로 전송하여 제어 데이터를 측정하는 제3단계; 및
상기 호스트 컴퓨터에 기설정된 목표 제어 데이터와 상기 제어 데이터를 비교하여 상기 제어 데이터의 이상 여부를 검증하는 제4단계;를 포함하고,
상기 제4단계는,
상기 호스트 컴퓨터에 저장된 목표 속도와 실제 차속을 비교하여 기설정된 범의 내에 위치한 것으로 판단되면 기설정된 액츄에이터 목표 위치와 실제 액츄에이터 위치를 비교하며,
상기 호스트 컴퓨터에 저장된 액츄에이터 목표 위치와 실제 액츄에이터 위치를 비교하여 기설정된 범위 내에 위치한 것으로 판단되면 기설정된 액츄에이터 목표 위치 응답 시간과 실제 액츄에이터 목표 위치 응답 시간을 비교하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제3단계는,
상기 액츄에이터로부터 전달된 피드백 신호를 상기 엔진 제어기와 함께 상기 플랜트 모델 및 상기 시뮬레이터로 전송하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제4단계는,
상기 호스트 컴퓨터에 저장된 목표 속도와 실제 차속을 비교하여 기설정된 범의 내에 위치되지 않은 것으로 판단되면 상기 플랜트 모델 및 상기 시뮬레이터의 이상 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제4단계는,
상기 호스트 컴퓨터에 저장된 액츄에이터 목표 위치와 실제 액츄에이터 위치가 기설정된 범위 내에 위치되지 않은 것으로 판단되면 상기 플랜트 모델 및 상기 시뮬레이터의 이상 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제4단계는,
상기 호스트 컴퓨터에 저장된 액츄에이터 목표 위치 응답 시간과 실제 액츄에이터 목표 위치 응답 시간이 기설정된 범위 내에 위치되지 않은 것으로 판단되면 상기 플랜트 모델 및 상기 시뮬레이터의 이상 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1단계는,
상기 플랜트 모델에 포함된 엔진모사 정보, 차량모사 정보, 환경조건 정보를 상기 시뮬레이터로 전송하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 제어 데이터 검증 방법.