KR101987703B1 - Steer by Wire System and Controlling Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스티어 바이 와이어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 운전자가 스티어링휠의 조작시 발생하는 토션바 토크를 감지하는 토크 센서와, 스티어링휠의 조향각을 감지하는 조향각 센서와, 스티어링휠의 조작 방향의 반대방향으로 반력을 제공하기 위한 반력 모터와, 토션바 토크와 조향각에 대한 정보를 제공받아 외란을 제거한 복수의 상태 변수를 추정하는 LPV 상태 추정기와, LPV 상태 추정기에서 추정된 복수의 상태 변수를 이용하여 반력 모터에서 출력되는 반력 토크를 결정하는 반력 제어기를 포함한다. 이에 의해, 운전자의 조향 의지를 정확히 파악할 수 있다.The present invention relates to a steer-by-wire system and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to a steering-by-wire system and a control method for controlling the steer- An LPV state estimator for estimating a plurality of state variables from which disturbance is removed by receiving information on the torsion bar torque and the steering angle, and a plurality of state variables estimated by the LPV state estimator, And a reaction force controller that determines the reaction force torque output from the reaction force motor by using the reaction force. Thus, it is possible to accurately grasp the steering intention of the driver.

Description

스티어 바이 와이어 시스템 및 그 제어방법{Steer by Wire System and Controlling Method Thereof} Technical Field [0001] The present invention relates to a steer-by-wire system,

본 발명은 스티어 바이 와이어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 부가적인 센서를 채용하지 아니하고도 운전자의 조향 의지를 판단할 수 있는 복수의 상태 변수를 추정하도록 함으로써, 운전자의 조향 의지를 정확히 판단함과 동시에 생산 단가를 감소시킬 수 있도록 하는 스티어 바이 와이어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a steer-by-wire system and a control method thereof, and more particularly, to a steer-by-wire system for estimating a plurality of state variables capable of determining a steering intention of a driver without employing an additional sensor, And to reduce the production unit cost, and a control method thereof.

스티어 바이 와이어(Steer-By-Wire: SBW) 시스템은 스티어링휠과 바퀴를 연결하는 기계적인 구조 대신 운전자에 의한 스티어링휠의 조작을 감지하여 신호를 발생시키고, 해당 신호를 이용하여 바퀴의 조향을 제어하는 장치를 말한다.Steer-By-Wire (SBW) system detects the operation of the steering wheel by the driver instead of the mechanical structure connecting the steering wheel and the wheel, and controls the steering of the wheel by using the signal .

스티어 바이 와이어 시스템의 스티어링휠을 포함하는 입력유닛에는 스티어링휠의 조향각을 검출하는 조향각 센서, 스티어링휠 조향축의 토크를 감지하는 토크 센서, 스티어링 휠의 회전에 따른 반력 토크을 제공하는 반력 모터 등이 구비되고, 출력유닛에는 바퀴의 회전각을 검출할 수 있는 조향 출력 센서, 보조력을 발생시켜 바퀴가 회전되도록 하는 조향 모터, 조향 모터의 회전축의 위치를 감지하는 조향 모터 위치 센서 등이 구비될 수 있다. The input unit including the steering wheel of the steer-by-wire system is provided with a steering angle sensor for detecting the steering angle of the steering wheel, a torque sensor for sensing the torque of the steering wheel steering shaft, a reaction force motor for providing a reaction torque according to the rotation of the steering wheel, A steering output sensor capable of detecting an angle of rotation of the wheel, a steering motor for generating an auxiliary force to rotate the wheel, and a steering motor position sensor for sensing the position of the rotary shaft of the steering motor.

운전자가 스티어링휠을 돌리면 조향각 센서와 토크 센서에서 감지된 스티어링휠의 회전량과 토션바의 토크가 전자제어장치(Electronic Control Unit: ECU)로 전달되고, 전자제어장치는 바퀴의 조향제어를 위한 전류를 생성하여 조향 모터로 제공함으로써, 바퀴를 조향하게 된다. When the driver turns the steering wheel, the amount of rotation of the steering wheel detected by the steering angle sensor and the torque sensor and the torque of the torsion bar are transmitted to an electronic control unit (ECU) Thereby providing a steering motor to steer the wheels.

또한, 스티어 바이 와이어 시스템에서는 반력 모터를 이용하여 운전자가 스티어링휠을 조작할 때 스티어링휠과 반대방향으로 힘을 발생시켜 운전자에게 적절한 조향감을 부여한다.Further, in the steer-by-wire system, a reaction force motor is used to generate a force in a direction opposite to the steering wheel when the driver operates the steering wheel, thereby giving the driver an appropriate steering feeling.

그런데, 이러한 스티어 바이 와이어 시스템에서는 조향각과 토크만으로는 운전자의 조향 의지를 정확히 판단하기 어렵다. 이를 보완하기 위해, 전류 센서를 사용하여 반력 모터의 상 전류를 측정함으로써, 운전자 토크를 추정하여 제어하는 방법이 제안되었다. 그러나 이렇게 전류 센서를 사용하는 경우, 전류 센서의 채용뿐만 아니라 전류 센서에서 측정된 요소들을 이용하여 운전자 토크를 산출하고 이를 시스템에 적용하기 위한 전자제어장치가 부가적으로 구비되어야 한다. 따라서, 부품이 증가되어 생산단가가 증가된다는 단점이 있다. However, in such a steer-by-wire system, it is difficult to accurately determine the steering intention of the driver only by the steering angle and the torque. In order to compensate for this, a method of estimating and controlling the driver's torque by measuring the phase current of the reaction-force motor using a current sensor has been proposed. However, when the current sensor is used in this way, it is necessary to additionally provide an electronic control device for calculating the driver's torque using the measured current sensor as well as the current sensor and applying it to the system. Therefore, there is a disadvantage that the parts are increased and the production unit cost is increased.

이에 따라, 전류 센서와 추가적인 전자제어장치를 사용하지 아니하고도 운전자의 조향 의지를 정확히 판단할 수 있도록 함으로써, 생산 단가를 감소시킬 필요가 있다. Accordingly, it is necessary to reduce the production unit cost by making it possible to accurately determine the steering intention of the driver without using the current sensor and the additional electronic control unit.

한편, 전류 센서를 구비한 경우에도 전류 센서에 오류가 발생하면 운전자의 조향 의지를 정확히 파악할 수 없다. 따라서, 전류 센서에서 감지된 상전류값을 검증하여 전류 센서의 오류 여부를 판단하고, 전류 센서의 오류 발생시에도 운전자의 조향 의지를 정확히 판단할 수 있도록 할 필요가 있다.On the other hand, even if the current sensor is provided, if an error occurs in the current sensor, it is impossible to accurately grasp the steering intention of the driver. Therefore, it is necessary to verify the phase current value sensed by the current sensor to determine whether the current sensor is faulty or not, and to accurately determine the steering intention of the driver when an error occurs in the current sensor.

본 발명은, 전류 센서를 사용하지 아니하고도 운전자의 조향 의지를 판단할 수 있는 복수의 상태변수 및 토크리플을 추정할 수 있도록 함으로써, 정확한 반력 토크와 조향 토크를 반력 모터와 조향 모터에서 출력할 수 있을 뿐만 아니라 센서와 전자제어장치 개수의 감소로 인해 생산단가를 감소시킬 수 있도록 하는 스티어 바이 와이어 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다. The present invention can estimate a plurality of state variables and torque ripples that can determine the steering intention of a driver without using a current sensor and can accurately output the reaction force torque and the steering torque from the reaction motor and the steering motor The present invention provides a steer-by-wire system and a control method thereof that can reduce a production cost due to a decrease in the number of sensors and electronic control devices.

또한, 본 발명은, 전류 센서의 오류 여부를 판단하고, 전류 센서의 오류 발생시에도 운전자의 조향 의지를 정확히 판단할 수 있도록 하는 스티어 바이 와이어 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다. The present invention also provides a steer-by-wire system for determining whether or not an error has occurred in a current sensor and accurately determining a steering intention of a driver when an error occurs in the current sensor, and a control method thereof.

상기 목적은, 운전자가 스티어링휠의 조작시 발생하는 토션바 토크를 감지하는 토크 센서; 상기 스티어링휠의 조향각을 감지하는 조향각 센서; 상기 스티어링휠의 조작 방향의 반대방향으로 반력을 제공하기 위한 반력 모터; 상기 토션바 토크와 상기 조향각에 대한 정보를 제공받아 외란을 제거한 복수의 상태 변수를 추정하는 LPV 상태 추정기; 및 상기 LPV 상태 추정기에서 추정된 상기 복수의 상태 변수를 이용하여 상기 반력 모터에서 출력되는 반력 토크를 결정하는 반력 제어기;를 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템에 의해 달성될 수 있다. The object is achieved by a torque sensor for detecting a torsion bar torque generated when a driver operates an steering wheel; A steering angle sensor for sensing a steering angle of the steering wheel; A reaction force motor for providing a reaction force in a direction opposite to an operating direction of the steering wheel; An LPV state estimator that receives information on the torsion bar torque and the steering angle and estimates a plurality of state variables from which the disturbance is removed; And a reaction force controller for determining reaction force torque output from the reaction force motor using the plurality of state variables estimated by the LPV state estimator.

상기 목적은, 운전자가 스티어링휠의 조작시 발생하는 토션바 토크를 감지하는 토크 감지 단계; 상기 스티어링휠의 조향각을 감지하는 조향각 감지 단계; 상기 토션바 토크와 상기 조향각에 대한 정보를 제공받아 외란을 제거한 복수의 상태 변수를 추정하는 추정단계; 및 상기 복수의 상태 변수를 이용하여 상기 스티어링휠의 조작 방향의 반대방향으로 반력을 제공하기 위한 반력 모터에서 출력되는 반력 토크를 결정하는 토크 결정 단계;를 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템의 제어방법에 의해서도 달성될 수 있다. The object of the present invention can be achieved by a torque sensing method for sensing a torsion bar torque generated when a driver operates a steering wheel, A steering angle sensing step of sensing a steering angle of the steering wheel; An estimating step of estimating a plurality of state variables by receiving information on the torsion bar torque and the steering angle and removing the disturbance; And a torque determining step of determining a reaction force torque output from a reaction force motor for providing a reaction force in a direction opposite to an operating direction of the steering wheel using the plurality of state variables. Can be achieved.

본 발명에 따르면, 전류 센서와 같이 별도의 센서를 구비하지 아니한 상태에서도 운전자의 조향 의지를 정확히 파악할 수 있으므로, 반력 모터에 제공되는 반력 토크와 조향 모터에 제공되는 조향 토크를 정확히 산출하여 반력 모터와 조향 모터를 제어할 수 있다. 이에 따라, 센서 개수와 전자제어장치의 감소로 인해 제조단가를 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 전류 센서가 구비된 경우에는 LPV 상태 추정기에서 산출된 상태 변수들의 추정값을 전류 센서의 오류를 감지하기 위해 사용할 수 있으므로, 전류 센서의 오류시에도 운전자의 조향 의지를 정확히 파악할 수 있다. According to the present invention, it is possible to precisely grasp the steering intention of the driver even in a state in which a separate sensor such as a current sensor is not provided. Therefore, the reaction force torque provided to the reaction force motor and the steering torque provided to the steering motor can be accurately calculated, The steering motor can be controlled. Accordingly, the manufacturing cost can be reduced due to the number of sensors and the reduction of the electronic control device. In addition, when the current sensor is provided, the estimated value of the state variables calculated by the LPV state estimator can be used to detect the error of the current sensor.

도 1은 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템의 블록구성도이다.
도 2는 스티어 바이 와이어 시스템의 출력유닛의 간략한 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템의 입력유닛과 제어유닛의 관계를 나타낸 블럭구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템의 LPV 상태 추정기에서 상태 변수들을 추정하는 과정을 보인 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템의 제어과정을 보인 흐름도이다. 1 is a block diagram of a steer-by-wire system according to the present invention.
2 is a simplified configuration diagram of the output unit of the steer-by-wire system.
3 is a block diagram showing the relationship between the input unit and the control unit of the steer-by-wire system according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of estimating state variables in an LPV state estimator of a steer-by-wire system according to the present invention.
5 is a flowchart illustrating a control process of the steer-by-wire system according to the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서 및 청구항에서 사용되는 단수 표현은, 달리 언급하지 않는 한 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and similarities. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the singular phrases used in the present specification and claims should be interpreted generally to mean "one or more " unless otherwise stated.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or corresponding components throughout. .

도 1은 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템의 블록구성도이다. 1 is a block diagram of a steer-by-wire system according to the present invention.

본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템은, 선형 파라미터 변형 상태 추정기(60)(Linear Parameter Varying State Estimator: 이하, LPV 상태 추정기)를 이용하여 부가적인 전류 센서를 구비하지 않은 상태에서도 토크 리플(τcmr) 등의 화이트 노이즈 성분들이 제거된 상태의 상태변수들을 추정함으로써, 운전자의 조향 의지를 정확히 판단하여 정확한 반력 토크와 조향 토크를 출력할 수 있다. The steer-by-wire system according to the present invention can use the torque ripple (τ cmr ) even in the absence of an additional current sensor using a linear parameter variation state estimator (hereinafter referred to as an LPV state estimator) So that accurate reaction force torque and steering torque can be outputted by accurately determining the steering intention of the driver.

본 스티어 바이 와이어 시스템은, 스티어링휠(15)을 포함하는 입력유닛(10)과, LPV 상태 추정기(60)를 포함하는 제어유닛(50)과, 바퀴(85)를 포함하는 출력유닛(70)을 포함할 수 있다. The present steer-by-wire system includes an input unit 10 including a steering wheel 15, a control unit 50 including an LPV state estimator 60, an output unit 70 including a wheel 85, . ≪ / RTI >

도 2는 스티어 바이 와이어 시스템의 출력유닛(70)의 간략한 구성도이다. 2 is a simplified configuration diagram of the output unit 70 of the steer-by-wire system.

출력유닛(70)은, 출력측에는 바퀴(85)의 회전각(θcm)을 검출할 수 있는 조향 출력 센서(90), 보조력을 발생시켜 바퀴(85)가 회전되도록 하는 조향 모터(75), 및 조향 모터(75)의 회전축의 위치를 감지하는 조향 모터 위치 센서(80) 등이 구비될 수 있다.The output unit 70 includes a steering output sensor 90 that can detect the rotation angle? Cm of the wheel 85 on the output side, a steering motor 75 that generates assist force to rotate the wheel 85, And a steering motor position sensor 80 for sensing the position of the rotating shaft of the steering motor 75. [

출력유닛(70)에는 입력유닛(10)에서 산출되어 조향 모터(75)에 제공되는 전류에 대한 제어신호가 제공되며, 조향 모터(75)의 작동에 의해 운전자가 의도한 조향각을 갖도록 바퀴(85)가 조향될 수 있다. The output unit 70 is provided with a control signal for the current calculated in the input unit 10 and provided to the steering motor 75 and is controlled by the operation of the steering motor 75 so as to have the steering angle Can be steered.

도 3은 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템의 입력유닛(10)과 제어유닛(50)의 관계를 나타낸 블럭구성도이다. 3 is a block diagram showing the relationship between the input unit 10 and the control unit 50 of the steer-by-wire system according to the present invention.

본 입력유닛(10)은, 스티어링휠(15), 조향각 센서(25), 토크 센서(30), 반력 모터(35), 모터 위치 센서(40)를 포함할 수 있으며, 제어유닛(50)은 반력 제어기(55), LPV 상태 추정기(60), 조향 제어기(65)를 포함할 수 있다. The input unit 10 may include a steering wheel 15, a steering angle sensor 25, a torque sensor 30, a reaction motor 35 and a motor position sensor 40, A reaction force controller 55, an LPV state estimator 60, and a steering controller 65.

입력유닛(10)의 조향각 센서(25), 토크 센서(30), 반력 모터(35)는 스티어링휠(15)의 축인 조향 컬럼(20)에 각각 장착될 수 있다. The steering angle sensor 25, the torque sensor 30 and the reaction force motor 35 of the input unit 10 can be respectively mounted on the steering column 20, which is the steering wheel 15 axis.

조향각 센서(25)는 운전자가 스티어링휠(15)을 회전시킬 때 스티어링휠(15)의 조향각을 검출하며, 검출된 조향각에 대한 정보를 LPV 상태 추정기(60)로 전달할 수 있다. The steering angle sensor 25 detects the steering angle of the steering wheel 15 when the driver rotates the steering wheel 15 and can transmit information on the detected steering angle to the LPV state estimator 60.

토크 센서(30)는 운전자가 스티어링휠(15)을 회전시킬 때 조향 컬럼(20)에서 발생되는 토션바 토크를 감지하여 LPV 상태 추정기(60)로 전달할 수 있다. The torque sensor 30 senses the torsion bar torque generated in the steering column 20 when the driver rotates the steering wheel 15 and can transmit the torsion bar torque to the LPV state estimator 60.

반력 모터(35)는 운전자가 스티어링휠(15)을 조작할 때 스티어링휠(15)과 반대방향으로 힘을 발생시켜 운전자에게 적절한 조향감을 부여하며, 조향감의 발생을 위한 반력 모터(35)에는 적절한 반력 토크의 발생을 위한 전류가 제공된다.The reaction force motor 35 generates a force in a direction opposite to the steering wheel 15 when the driver operates the steering wheel 15 to give the driver a proper steering feeling and the reaction force motor 35 for generating the steering feeling A current is provided for generation of an appropriate reaction force torque.

모터 위치 센서(40)는 반력 모터(35)의 회전에 따라 전압신호를 발생시키며, 전압신호에 의해 반력 모터(35)의 회전각(θcm)을 실시간으로 감지할 수 있다. 모터 위치 센서(40)는 반력 모터(35)의 회전각(θcm)에 대한 정보를 LPV 상태 추정기(60)로 전달할 수 있다.The motor position sensor 40 generates a voltage signal in accordance with the rotation of the reaction force motor 35 and can sense the rotation angle? Cm of the reaction force motor 35 in real time by the voltage signal. The motor position sensor 40 can transmit information on the rotation angle [theta] cm of the reaction force motor 35 to the LPV state estimator 60. [

제어유닛(50)의 반력 제어기(55)는 반력 모터(35)가 산출된 반력 토크를 갖도록 제어하고, 조향 제어기(65)는 조향 모터(75)가 운전자가 의도한 조향각으로 바퀴(85)가 구동하도록 조향 모터(75)를 제어할 수 있다. The reaction force controller 55 of the control unit 50 controls the reaction force motor 35 to have the calculated reaction force torque and the steering controller 65 determines whether or not the steering wheel 75 The steering motor 75 can be controlled to be driven.

LPV 상태 추정기(60)는 칼만필터(Kalman Filter)를 이용하여 운전자의 조향 의지를 파악하기 위한 복수의 상태 변수들을 추정하며, 칼만필터의 사용에 따라, 조향 컬럼(20)의 조향각 센서(25), 토크 센서(30), 모터 위치 센서(40)로부터 제공된 데이터에 포함된 토크 리플(τcmr ) 등의 화이트 노이즈 성분들이 제거된 복수의 상태 변수들을 추정할 수 있다. The LPV state estimator 60 estimates a plurality of state variables for grasping the steering intention of the driver by using a Kalman filter and estimates a steering angle of the steering angle sensor 25 of the steering column 20, a torque sensor 30, the torque ripple included in the data received from motor position sensor (40) (τ cmr ) Can be estimated from a plurality of state variables from which white noise components are removed.

반력 제어기(55)는, LPV 상태 추정기(60)로부터 화이트 노이즈가 제거된 상태 변수들의 추정값을 제공받으며, 제공받은 복수의 상태 변수들의 추정값을 이용하여 반력 모터(35)에서 출력되어야 하는 반력 토크를 결정하고, 결정된 반력 토크가 반력 모터(35)에서 출력되도록 반력 모터(35)에 제공되는 반력모터입력전압에 대한 제어신호를 출력하게 된다. The reaction force controller 55 receives the estimated values of the state variables from which white noise has been removed from the LPV state estimator 60 and calculates the reaction force torque to be output from the reaction force motor 35 using the estimated values of the plurality of state variables And outputs a control signal to the reaction motor input voltage supplied to the reaction force motor 35 so that the determined reaction force torque is outputted from the reaction force motor 35. [

이를 위해, 반력 제어기(55)는 LPV 상태 추정기(60)에서 추정된 상태 변수들에 대응되는 반력 토크 기준값에 대한 정보를 보유하고 있으며, LPV 상태 추정기(60)로부터 제공된 상태 변수들을 이용하여 반력 토크를 결정하게 된다. 또한, 반력 제어기(55)는 결정된 반력 토크가 반력 모터(35)에서 발생하기 위해 반력 모터(35)에 제공되어야 하는 반력모터입력전압에 대한 정보를 보유하고 있으며, 반력 토크가 결정되면, 해당 반력 토크에 매칭되는 반력모터입력전압이 반력 모터(35)로 제공되도록 제어신호를 생성하게 된다. For this, the reaction force controller 55 holds information on the reaction torque reference value corresponding to the state variables estimated by the LPV state estimator 60, and uses the state variables provided from the LPV state estimator 60 to calculate the reaction force torque . The reaction force controller 55 holds information on the reaction force motor input voltage to be supplied to the reaction force motor 35 so that the determined reaction force torque is generated in the reaction force motor 35. When the reaction force torque is determined, And generates a control signal so that a reaction-force motor input voltage matching the torque is provided to the reaction-force motor 35.

조향 제어기(65)는, LPV 상태 추정기(60)로부터 제공받은 복수의 상태 변수들의 추정값을 이용하여 조향 모터(75)에서 출력되는 조향 토크를 결정할 수 있다. 조향 토크가 결정되면, 조향 제어기(65)는 결정된 조향 토크가 조향 모터(75)에서 발생하기 위해 조향 모터(75)에 제공되어야 하는 조향모터입력전압에 대한 제어신호를 출력할 수 있다. The steering controller 65 can determine the steering torque output from the steering motor 75 using the estimated values of the plurality of state variables provided from the LPV state estimator 60. [ When the steering torque is determined, the steering controller 65 may output a control signal for the steering motor input voltage that should be provided to the steering motor 75 so that the determined steering torque is generated in the steering motor 75.

이를 위해, 조향 제어기(65)는 상태 변수들의 추정값에 대응되는 조향 토크 기준값에 대한 정보를 보유하고 있으며, LPV 상태 추정기(60)로부터 제공된 상태 변수들을 이용하여 조향 토크를 결정하게 된다. 또한, 조향 제어기(65)는 결정된 조향 토크가 조향 모터(75)에서 발생하기 위해 조향 모터(75)에 제공되어야 하는 조향모터입력전압에 대한 정보를 보유하고 있으며, 조향 토크가 결정되면, 해당 조향 토크에 매칭되는 조향모터입력전압이 조향 모터(75)로 제공되도록 제어신호를 생성하게 된다. For this purpose, the steering controller 65 holds information on the steering torque reference value corresponding to the estimated value of the state variables, and determines the steering torque using the state variables provided from the LPV state estimator 60. The steering controller 65 also has information about the steering motor input voltage that should be provided to the steering motor 75 so that the determined steering torque is generated in the steering motor 75. When the steering torque is determined, So that the steering motor input voltage matching the torque is provided to the steering motor 75 to generate the control signal.

LPV 상태 추정기(60)는, 도 4의 흐름도에 도시된 바와 같이, 조향각 센서(25), 토크 센서(30), 모터 위치 센서(40)로부터 각각 스티어링휠(15)의 조향각, 토션바 토크, 반력 모터(35)의 회전각(θcm )에 대한 정보를 제공받고, 반력 제어기에서 출력되어 반력 모터(35)에 입력되는 반력모터입력전압에 대한 정보를 제공받을 수 있으며, 이를 이용하여 스티어링휠(15) 각속도, 스티어링휠(15) 각속도와 모터 각속도와의 차이, 운전자 토크(τdrv), 상 전류를 추정하거나 산출할 수 있다. The LPV state estimator 60 estimates the steering angle of the steering wheel 15 from the steering angle sensor 25, the torque sensor 30 and the motor position sensor 40 as shown in the flowchart of Fig. 4, The information about the rotational angle? Cm of the reaction force motor 35 and information on the reaction force motor input voltage that is output from the reaction force controller and input to the reaction force motor 35 can be provided, (15) The angular velocity, the difference between the angular velocity of the steering wheel 15 and the angular velocity of the motor, the driver's torque (τ drv ), and the phase current can be estimated or calculated.

LPV 상태 추정기(60)는, 칼만 필터를 이용하여 정의되는 4 Vertex에 대한 기본 추정기 게인을 산출하고, 산출된 4 Vertex에 대한 기본 추정기 게인을 보유하고 있다. 4 Vertex에 대한 추정기 게인은 다음의 수학식 1 내지 4로 정의될 수 있다. The LPV state estimator 60 calculates the base estimator gain for the 4 vertices defined using the Kalman filter, and holds the base estimator gain for the calculated 4 vertices. 4 Estimator gain for Vertex can be defined by the following equations (1) to (4).

Figure 112017093478834-pat00001
Figure 112017093478834-pat00001

Figure 112017093478834-pat00002
Figure 112017093478834-pat00002

Figure 112017093478834-pat00003
Figure 112017093478834-pat00003

Figure 112017093478834-pat00004
Figure 112017093478834-pat00004

여기서, 4 Vertex는 각각 다음의 수학식 5에 표시된 행렬의 v1, v2, v3, v4로 정의될 수 있다. Here, 4 vertices can be defined as v 1 , v 2 , v 3 , v 4 of the matrix shown in the following Equation 5, respectively.

Figure 112017093478834-pat00005
Figure 112017093478834-pat00005

LPV 상태 추정기(60)는, 모터 위치 센서(40)로부터 제공받은 반력 모터(35)의 회전각(θcm)에 대한 정보를 이용하여 게인 보간 파라미터(Gain Interpolation Parameters)들을 산출할 수 있다(S400). 여기서, 반력 모터(35)의 회전각(θcm)과 파장(λ1,λ2)은 다음의 수학식 3과 같이 정의될 수 있다. The LPV state estimator 60 can calculate gain interpolation parameters using the information about the rotation angle? Cm of the reaction force motor 35 provided from the motor position sensor 40 ). Here, the rotation angle? Cm and the wavelengths? 1 and? 2 of the reaction force motor 35 can be defined by the following equation (3).

Figure 112017093478834-pat00006
Figure 112017093478834-pat00006

또한, 게인 보간 파라미터들(ξ1,ξ2.ξ3.ξ4)의 벡터는 다음의 수학식 7에 의해 정의 될 수 있다. Further, the vector of the gain interpolation parameters (? 1 ,? 2. ? 3. ? 4 4 ) can be defined by the following Equation (7).

Figure 112017093478834-pat00007
Figure 112017093478834-pat00007

따라서, 게인 보간 파라미터(ξ)는 다음의 수학식 8와 같이 정의될 수 있으며, Therefore, the gain interpolation parameter (xi) can be defined as Equation (8) below,

Figure 112017093478834-pat00008
Figure 112017093478834-pat00008

여기서, 벡터(

Figure 112017093478834-pat00009
)는 수학식 5를 적용하면 다음의 수학식 9과 같이 정의할 수 있고, Here, the vector (
Figure 112017093478834-pat00009
) Can be defined as the following Equation (9) by applying Equation (5)

Figure 112017093478834-pat00010
Figure 112017093478834-pat00010

게인 보간 파라미터들(ξ1,ξ2.ξ3.ξ4)은 수학식 8에 수학식 9과 수학식 6에서 정의된 벡터와 반력 모터(35)의 회전각(θcm)에 대한 정의를 적용하여 다음의 수학식 10로 나타낼 수 있다. The gain interpolation parameters (? 1,? 2,? 3,? 4) can be obtained by applying the definition of the vector defined in Equation (9) and Equation (6) and the rotation angle? Cm of the reaction force motor (10).

Figure 112017093478834-pat00011
Figure 112017093478834-pat00011

이러한 수학식 10에 반력 모터(35)의 회전각(θcm)을 입력하면, LPV 상태 추정기(60)는 게인 보간 파라미터들(ξ1,ξ2.ξ3.ξ4)의 추정값들을 산출할 수 있다. The LPV state estimator 60 can calculate the estimated values of the gain interpolation parameters (? 1,? 2,? 3,? 4) by inputting the rotation angle? Cm of the reaction force motor 35 to the equation (10).

게인 보간 파라미터들(ξ1,ξ2.ξ3.ξ4)의 추정값들이 산출되면, LPV 상태 추정기(60)는 산출된 게인 보간 파라미터들(ξ1,ξ2.ξ3.ξ4)의 추정값들을 이용하여 보간된 추정기 게인(Interpolated Estimator Gain)을 산출할 수 있다(S410). When the estimated values of the gain interpolation parameters (? 1,? 2,? 3,? 4) are calculated, the LPV state estimator 60 uses the estimated values of the calculated gain interpolation parameters (? 1,? 2, (Interpolated Estimator Gain) (S410).

보간된 추정기 게인(K(θcm))은 다음의 수학식 8로 정의될 수 있다. The interpolated estimator gain (K ([theta] cm ) can be defined by the following equation (8).

Figure 112017093478834-pat00012
Figure 112017093478834-pat00012

즉, 수학식 1 내지 4로 정의된 기본 추정기 게인에 게인 보간 파라미터들의 추정값이 적용되어 보간된 추정기 게인이 산출될 수 있다. That is, the estimated value of the gain interpolation parameters is applied to the base estimator gain defined by Equations (1) to (4), so that the interpolated estimator gain can be calculated.

보간된 추정기 게인이 산출되면, LPV 상태 추정기(60)는 조향각 센서(25)와 토크 센서(30)로부터 제공된 스티어링휠(15)의 조향각과 토션바 토크를 입력받아 미분 상 방정식인 다음의 수학식 12에 대입함으로써, 토크 리플(τcmr)을 제거한 복수의 상태 변수들의 추정값을 산출할 수 있다(S420). 이때, 상태 변수의 추정값으로는 운전자 토크(τdrv), 스티어링휠(15)의 조향각, 스티어링휠(15)의 조향각속도, 토션바 토크, 스티어링 휠과 모터의 각속도 차이, 상 전류 등을 포함할 수 있다. The LPV state estimator 60 receives the steering angle and the torsion bar torque of the steering wheel 15 provided from the steering angle sensor 25 and the torque sensor 30 and calculates the following equation 12, it is possible to calculate an estimated value of a plurality of state variables from which the torque ripple? Cmr is removed (S420). At this time, the estimated values of the state variables include the driver's torque? Drv , the steering angle of the steering wheel 15, the steering angle velocity of the steering wheel 15, the torsion bar torque, the difference in angular velocity between the steering wheel and the motor, .

여기서, 스티어링휠(15)의 조향각속도는 조향각 센서(25)에서 감지한 조향각을 단위 시간으로 나누어 산출할 수 있고, 모터 각속도는 모터 위치 센서(40)에서 감지된 반력 모터의 회전각을 단위 시간으로 나누어 산출할 수 있다. 스티어링휠(15)의 각속도와 모터의 각속도 차이는 조향각속도와 모터 각속도의 차이로 구할 수 있다. Here, the steering angle of the steering wheel 15 can be calculated by dividing the steering angle sensed by the steering angle sensor 25 by the unit time, and the motor angular velocity is calculated by multiplying the rotational angle of the reaction motor sensed by the motor position sensor 40 by a unit time . The difference between the angular velocity of the steering wheel 15 and the angular velocity of the motor can be obtained by the difference between the steering angle velocity and the angular velocity of the motor.

Figure 112017093478834-pat00013
Figure 112017093478834-pat00013

수학식 9의 미분 상 방정식은 다음의 수학식 13의 기존 상 방정식을 미분하고 복수의 상태 변수들을 추정할 수 있도록 칼만필터를 적용하여 변형한 것이다. The differential equation of Equation (9) is obtained by differentiating the existing equation of Equation (13) and applying a Kalman filter to estimate a plurality of state variables.

Figure 112017093478834-pat00014
Figure 112017093478834-pat00014

여기서, 수학식 10의 상 방정식에 포함되는

Figure 112017093478834-pat00015
, u, Za, B1, B2, α1(t), α2(t)는 각각 다음의 수학식 14 내지 20과 같이 정의될 수 있다. In this case, the equation
Figure 112017093478834-pat00015
, U, Za, B 1, B 2, α 1 (t), α 2 (t) may be defined as shown in Equation 14 to 20, respectively.

Figure 112017093478834-pat00016
Figure 112017093478834-pat00016

Figure 112017093478834-pat00017
Figure 112017093478834-pat00017

Figure 112017093478834-pat00018
Figure 112017093478834-pat00018

Figure 112017093478834-pat00019
Figure 112017093478834-pat00019

Figure 112017093478834-pat00020
Figure 112017093478834-pat00020

Figure 112017093478834-pat00021
Figure 112017093478834-pat00021

Figure 112017093478834-pat00022
Figure 112017093478834-pat00022

한편, 4 Vertex에서의 LPV 상태 추정기(60)의 행렬은 다음의 수학식 21 내지 24와 같이 정의될 수 있다. On the other hand, the matrix of the LPV state estimator 60 in the 4-vertex can be defined as the following equations (21) to (24).

Figure 112017093478834-pat00023
Figure 112017093478834-pat00023

Figure 112017093478834-pat00024
Figure 112017093478834-pat00024

Figure 112017093478834-pat00025
Figure 112017093478834-pat00025

Figure 112017093478834-pat00026
Figure 112017093478834-pat00026

여기서, 수학식 21 내지 24의 변수들은 다음의 수학식 25 내지 30와 같이 각각 정의될 수 있다. Here, the variables of the equations (21) to (24) can be respectively defined as the following equations (25) to (30).

Figure 112017093478834-pat00027
Figure 112017093478834-pat00027

Figure 112017093478834-pat00028
Figure 112017093478834-pat00028

Figure 112017093478834-pat00029
Figure 112017093478834-pat00029

Figure 112017093478834-pat00030
Figure 112017093478834-pat00030

Figure 112017093478834-pat00031
Figure 112017093478834-pat00031

Figure 112017093478834-pat00032
Figure 112017093478834-pat00032

4 Vertex에서의 LPV 상태 추정기(60)의 행렬에 수학식 7의 보간 파라미터를 적용하면, 다음의 수학식 31와 같이, 보간 파라미터 벡터에 의한 LPV 상태 추정기(60)의 매트릭스가 정의될 수 있다.4 matrix of the LPV state estimator 60 based on the interpolation parameter vector can be defined by applying the interpolation parameter of Equation (7) to the matrix of the LPV state estimator 60 at the vertex.

Figure 112017093478834-pat00033
Figure 112017093478834-pat00033

LPV 상태 추정기(60)는 상태 변수들의 추정값들을 토크 센서(30), 조향각 센서(25), 모터 위치 센서(40)에서 감지된 상태 변수들과 비교함으로써, LPV 상태 추정기(60)에서 추정된 상태 변수들의 값이 정확한지 검증하는 과정을 수행할 수 있다(S430). 만약, LPV 상태 추정기(60)에서 추정된 상태 변수들의 값이 토크 센서(30), 조향각 센서(25), 모터 위치 센서(40)에서 감지된 상태 변수들과 일정 이상의 차이가 발생하면, LPV 상태 추정기(60)는 상태 변수들의 추정을 다시 수행할 수 있다. The LPV state estimator 60 compares the estimated values of the state variables with the state variables sensed by the torque sensor 30, the steering angle sensor 25 and the motor position sensor 40, A process of verifying whether the values of the variables are correct can be performed (S430). If the value of the state variables estimated by the LPV state estimator 60 deviates from the state variables detected by the torque sensor 30, the steering angle sensor 25 and the motor position sensor 40 by a predetermined amount or more, The estimator 60 may again perform the estimation of the state variables.

검증이 완료되면, LPV 상태 추정기(60)에서 산출된 상태 변수들의 추정값들은 각각 반력 제어기(55)와 조향 제어기(65)로 제공될 수 있다(S440).When the verification is completed, the estimated values of the state variables calculated in the LPV state estimator 60 may be provided to the reaction force controller 55 and the steering controller 65, respectively (S440).

이러한 구성에 의한 스티어 바이 와이어 시스템에서 LPV 상태 추정기(60)를 이용하여 반력 토크의 결정을 위한 상태 변수들의 추정값들을 산출하는 과정을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. The process of calculating the estimated values of the state variables for determining the reaction torque using the LPV state estimator 60 in the steer-by-wire system according to this configuration will now be described with reference to FIG.

차량의 운행이 시작되면(S500), 조향각 센서(25), 토크 센서(30), 모터 위치 센서(40)에서는 각각 스티어링휠(15)의 조향각, 토션바 토크, 반력 모터(35)의 회전각(θcm)을 감지하여 LPV 상태 추정기(60)로 전달할 수 있다(S510). The steering angle sensor 25, the torque sensor 30 and the motor position sensor 40 calculate the steering angle of the steering wheel 15, the torsion bar torque, the rotation angle of the reaction force motor 35, ([theta] cm ), and can transmit it to the LPV state estimator 60 (S510).

LPV 상태 추정기(60)는 모터 위치 센서(40)로부터 제공받은 반력 모터(35)의 회전각(θcm)에 대한 정보를 수학식 7에 적용하여 게인 보간 파라미터들을 산출할 수 있다(S520). LPV 상태 추정기(60)는 4 Vertex에 대한 기본 추정기 게인을 보유하고 있으며, LPV 상태 추정기(60)는 산출된 게인 보간 파라미터들을 칼만필터로 정의된 기본 추정기 게인에 적용함으로써, 보간된 추정기 게인을 산출할 수 있다(S530). The LPV state estimator 60 may calculate the gain interpolation parameters by applying information on the rotation angle [theta] cm of the reaction force motor 35 provided from the motor position sensor 40 to Equation 7 (S520). The LPV state estimator 60 has a base estimator gain for 4 vertices and the LPV state estimator 60 applies the calculated gain interpolation parameters to the base estimator gain defined by the Kalman filter to calculate the interpolated estimator gain (S530).

보간된 추정기 게인이 산출되면, LPV 상태 추정기(60)는 스티어링휠(15)의 조향각과 토션바 토크를 수학식 9에 대입함으로써, 토크 리플(τcmr)이 제거된 상태 변수들의 추정값을 산출할 수 있다(S540). 이때, 상태 변수의 추정값으로는 운전자 토크(τdrv), 스티어링휠(15)의 조향각, 스티어링휠(15)의 조향각속도, 토션바 토크, 스티어링 휠과 모터의 각속도 차이, 상 전류 등을 포함할 수 있다. 여기서, 스티어링휠(15)의 조향각속도는 조향각 센서(25)에서 감지한 조향각을 단위 시간으로 나누어 산출할 수 있고, 모터 각속도는 모터 위치 센서(40)에서 감지된 반력 모터의 회전각을 단위 시간으로 나누어 산출할 수 있다. 스티어링휠(15)의 각속도와 모터의 각속도 차이는 조향각속도와 모터 각속도의 차이로 구할 수 있다. When the interpolated estimator gain is calculated, the LPV state estimator 60 calculates the estimated value of the state variables from which the torque ripple? Cmr has been removed by substituting the steering angle of the steering wheel 15 and the torsion bar torque into Equation (S540). At this time, the estimated values of the state variables include the driver's torque? Drv , the steering angle of the steering wheel 15, the steering angle velocity of the steering wheel 15, the torsion bar torque, the difference in angular velocity between the steering wheel and the motor, . Here, the steering angle of the steering wheel 15 can be calculated by dividing the steering angle sensed by the steering angle sensor 25 by the unit time, and the motor angular velocity is calculated by multiplying the rotational angle of the reaction motor sensed by the motor position sensor 40 by a unit time . The difference between the angular velocity of the steering wheel 15 and the angular velocity of the motor can be obtained by the difference between the steering angle velocity and the angular velocity of the motor.

LPV 상태 추정기(60)는 산출된 상태 변수들의 추정값과, 조향각 센서(25), 토크 센서(30), 모터 위치 센서(40)에서 감지된 스티어링휠(15)의 조향각, 토션바 토크, 반력 모터(35)의 회전각(θcm)을 비교할 수 있다(S550). 만약 LPV 상태 추정기(60)에서 산출된 상태 변수들의 추정값과 각 센서에서 감지된 상태 변수들 간의 차이가 미리 설정된 일정 이상이면(S560-N), LPV 상태 추정기(60)는 그 차이가 일정 이하가 될 때까지 상태 변수들을 다시 추정할 수 있다. The LPV state estimator 60 estimates the state variables and calculates the steering angle of the steering wheel 15 detected by the steering angle sensor 25, the torque sensor 30, the motor position sensor 40, the torsion bar torque, The rotation angle? Cm of the rotation shaft 35 can be compared (S550). If the difference between the estimated values of the state variables calculated by the LPV state estimator 60 and the state variables sensed by the respective sensors is equal to or greater than a predetermined value (S560-N), the LPV state estimator 60 determines that the difference The state variables can be estimated again.

LPV 상태 추정기(60)에서 산출되어 검증된 복수의 상태 변수의 추정값들은 반력 제어기(55)와 조향 제어기(65)로 제공될 수 있다(S570). 반력 제어기(55)에서는 상태 변수의 추정값들을 이용하여 반력 모터(35)의 반력 토크를 결정하고, 결정된 반력 토크에 대응되는 모터입력전압에 대한 제어신호를 반력 모터(35)로 제공할 수 있다. 조향 제어기(65)에서는 상태 변수의 추정값들을 이용하여 조향 모터(75)의 조향 토크를 결정하고, 결정된 조향 토크에 대응되는 조향모터입력전압에 대한 제어신호를 조향 모터(75)로 제공할 수 있다(S580). The estimated values of the plurality of state variables calculated and verified in the LPV state estimator 60 may be provided to the reaction force controller 55 and the steering controller 65 (S570). The reaction force controller 55 can determine the reaction force torque of the reaction force motor 35 using the estimated values of the state variables and provide the reaction force motor 35 with a control signal for the motor input voltage corresponding to the determined reaction force torque. The steering controller 65 may use the estimates of the state variables to determine the steering torque of the steering motor 75 and provide a control signal to the steering motor 75 for the steering motor input voltage corresponding to the determined steering torque (S580).

한편, 상술한 실시예에서는 전류 센서를 구비하지 아니한 경우를 예로 들어 설명하였으나, 전류 센서를 구비한 경우에는 전류 센서에서 감지된 반력 모터(35)의 상 전류값과, LPV 상태 추정기(60)에서 추정된 상 전류값을 비교함으로써, 전류 센서에서 감지된 상 전류값을 검증할 수 있다. In the case where the current sensor is provided, the phase current value of the reaction force motor 35 detected by the current sensor and the phase current value of the reaction force motor 35 detected by the LPV state estimator 60 By comparing the estimated phase current value, it is possible to verify the phase current value sensed by the current sensor.

만약, 전류 센서에서 감지된 상 전류값이 LPV 상태 추정기(60)에서 추정된 상 전류값으로부터 일정 범위 이상 벗어날 경우, 전류 센서에 오류가 발생한 것으로 판단하고, LPV 상태 추정기(60)에서 추정된 상 전류값을 이용하여 반력 모터(35)와 조향 모터(75)를 제어할 수 있도록 한다. 즉, 전류 센서가 구비된 경우에는 본 LPV 상태 추정기(60)를 사용하여 전류 센서의 오류를 판단함으로써, 오류 발생시에는 LPV 상태 추정기(60)에서 추정된 상 전류값을 사용하여 전류 센서의 오류 발생시에도 운전자의 조향 의지를 정확히 파악할 수 있다. If the phase current value detected by the current sensor is out of the predetermined range of the phase current value estimated by the LPV state estimator 60, it is determined that an error has occurred in the current sensor. So that the reaction force motor 35 and the steering motor 75 can be controlled using the current value. That is, when the current sensor is provided, the current LPV state estimator 60 is used to determine the error of the current sensor, and when an error occurs, the LPF state estimator 60 estimates the phase current value, It is possible to accurately grasp the driver's steering intention.

이와 같이, 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템에서는 칼만필터를 이용한 LPV 상태 추정기(60)를 이용하여 토크 리플(τcmr)이 제거된 운전자 토크(τdrv), 스티어링휠(15)의 조향각, 스티어링휠(15)의 조향각속도, 토션바 토크, 스티어링 휠과 모터의 각속도 차이, 상 전류 등을 포함하는 상태 변수들의 추정값을 산출할 수 있다. 따라서, 전류 센서와 같이 별도의 센서를 구비하지 아니한 상태에서도 운전자의 조향 의지를 정확히 파악할 수 있다. 이에 따라, 반력 모터(35)에 제공되는 반력 토크와 조향 모터(75)에 제공되는 조향 토크를 정확히 산출하여 반력 모터(35)와 조향 모터(75)를 제어할 수 있다. 또한, 전류 센서가 구비된 경우에도 LPV 상태 추정기(60)에서 산출된 상태 변수들의 추정값을 전류 센서의 오류를 감지하기 위해 사용할 수 있다. As described above, in the steer-by-wire system according to the present invention, the driver torque τ drv in which the torque ripple τ cmr is removed by using the LPV state estimator 60 using the Kalman filter, the steering angle of the steering wheel 15, The estimated values of the state variables including the steering angle velocity of the wheel 15, the torsion bar torque, the angular velocity difference between the steering wheel and the motor, the phase current, and the like can be calculated. Therefore, even if a separate sensor such as a current sensor is not provided, the steering intention of the driver can be accurately grasped. Thus, the reaction force motor 35 and the steering motor 75 can be controlled by calculating the reaction force torque provided to the reaction force motor 35 and the steering torque provided to the steering motor 75 accurately. In addition, even when the current sensor is provided, the estimated value of the state variables calculated by the LPV state estimator 60 can be used for detecting an error of the current sensor.

본 발명의 실시예에 따른 장치 및 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. The apparatus and method according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.

컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.Program instructions to be recorded on a computer-readable medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be known and available to those of ordinary skill in the computer software arts. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Includes hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media and ROM, RAM, flash memory, and the like. The above-mentioned medium may also be a transmission medium such as a light or metal wire, wave guide, etc., including a carrier wave for transmitting a signal designating a program command, a data structure and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments of the present invention have been described above. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

10 : 입력유닛 15 : 스티어링휠
20 : 조향 컬럼 25 : 조향각 센서
30 : 토크 센서 35 : 반력 모터
40 : 모터 위치 센서 50 : 제어유닛
55 : 반력 제어기 60 : LPV 상태 추정기
65 : 조향 제어기 70 : 출력유닛
75 : 조향 모터 80 : 조향 모터 위치 센서
85 : 바퀴 90 : 조향 출력 센서 10: Input unit 15: Steering wheel
20: steering column 25: steering angle sensor
30: torque sensor 35: reaction force motor
40: motor position sensor 50: control unit
55: reaction force controller 60: LPV state estimator
65: Steering controller 70: Output unit
75: Steering motor 80: Steering motor position sensor
85: Wheel 90: Steer output sensor

Claims (16)

운전자가 스티어링휠의 조작시 발생하는 토션바 토크를 감지하는 토크 센서;
상기 스티어링휠의 조향각을 감지하는 조향각 센서;
상기 스티어링휠의 조작 방향의 반대방향으로 반력을 제공하기 위한 반력 모터;
상기 반력 모터의 회전각을 감지하는 모터 위치 센서;
상기 토션바 토크와 상기 조향각에 대한 정보를 제공받아 외란을 제거한 복수의 상태 변수를 추정하는 LPV 상태 추정기; 및
상기 LPV 상태 추정기에서 추정된 상기 복수의 상태 변수를 이용하여 상기 반력 모터에서 출력되는 반력 토크를 결정하는 반력 제어기
를 포함하고,
상기 LPV 상태 추정기는,
칼만 필터를 이용하여 정의되는 4 Vertex에 대한 기준 추정기 게인에 대한 정보를 보유하며,
상기 반력 모터의 회전각에 대한 정보를 제공받아 상기 LPV 상태 추정기의 게인 보간 파라미터를 산출하고,
상기 기준 추정기 게인에 상기 산출된 게인 보간 파라미터들을 적용하여 보간된 추정기 게인을 산출하는 스티어 바이 와이어 시스템.
A torque sensor for sensing a torsion bar torque generated when the driver operates the steering wheel;
A steering angle sensor for sensing a steering angle of the steering wheel;
A reaction force motor for providing a reaction force in a direction opposite to an operating direction of the steering wheel;
A motor position sensor for sensing a rotation angle of the reaction force motor;
An LPV state estimator that receives information on the torsion bar torque and the steering angle and estimates a plurality of state variables from which the disturbance is removed; And
A reaction force controller that determines a reaction force torque output from the reaction force motor using the plurality of state variables estimated by the LPV state estimator,
Lt; / RTI >
The LPV state estimator includes:
Holds information about the reference estimator gain for 4 vertices defined using a Kalman filter,
Calculating a gain interpolation parameter of the LPV state estimator by receiving information on a rotation angle of the reaction force motor,
And calculating the interpolated gain of the estimator by applying the calculated gain interpolation parameters to the reference estimator gain.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 LPV 상태 추정기는,
상기 스티어링휠의 조향각과 상기 토션바 토크에 대한 정보를 제공받아 상기 보간된 추정기 게인을 적용하여 외란을 제거한 복수의 상태 변수의 추정값을 산출하는 스티어 바이 와이어 시스템.
The method according to claim 1,
The LPV state estimator includes:
Wherein the steering angle of the steering wheel and the torsion bar torque are received and the interpolated estimator gain is applied to calculate an estimated value of a plurality of state variables from which the disturbance is removed.
제 1 항에 있어서,
바퀴를 조향하는 조향 모터와, 상기 LPV 상태 추정기로부터 상기 복수의 상태 변수의 추정값을 제공받아 상기 조향 모터에서 출력되는 조향 토크를 제어하는 조향 제어기를 더 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising: a steering motor for steering the wheels; and a steering controller for receiving the estimated values of the plurality of state variables from the LPV state estimator and controlling the steering torque output from the steering motor.
제 1 항에 있어서,
상기 LPV 상태 추정기는,
상기 복수의 상태 변수가 상기 토션바 토크, 상기 조향각, 상기 반력 모터의 회전각에 대한 정보 중 적어도 하나와 미리 설정된 일정 이상의 차이가 발생하면, 상기 복수의 상태 변수의 추정값을 재산출하는 스티어 바이 와이어 시스템.
The method according to claim 1,
The LPV state estimator includes:
Wherein when the plurality of state variables are different from at least one of the information on the torsion bar torque, the steering angle, and the rotational angle of the reaction force motor by a predetermined difference or more, the estimated value of the plurality of state variables is calculated by a steer- system.
제 1 항에 있어서,
상기 LPV 상태 추정기에서 산출된 상기 복수의 상태 변수의 추정값은 운전자 토크, 스티어링휠의 조향각, 스티어링휠의 조향각속도, 토션바 토크, 스티어링 휠과 모터의 각속도 차이, 상 전류 중 적어도 하나를 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the estimated values of the plurality of state variables calculated by the LPV state estimator include at least one of a driver torque, a steering angle of a steering wheel, a steering angle of a steering wheel, a torsion bar torque, a difference between angular velocities of a steering wheel and a motor, Bi-wire system.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 반력 모터 또는 조향 모터 중 하나의 상 전류를 감지하는 전류 센서를 더 포함하며, 상기 LPV 상태 추정기는 상기 전류 센서에서 감지된 상 전류와 상기 LPV 상태 추정기에서 산출된 상 전류를 비교하여 상기 전류 센서의 오류 여부를 판단하는 스티어 바이 와이어 시스템.
6. The method according to claim 1 or 5,
Further comprising a current sensor for sensing a phase current of one of the reaction force motor and the steering motor, wherein the LPV state estimator compares the phase current sensed by the current sensor and the phase current calculated by the LPV state estimator, To determine whether there is an error in the steer-by-wire system.
운전자가 스티어링휠의 조작시 발생하는 토션바 토크를 감지하는 토크 감지 단계;
상기 스티어링휠의 조향각을 감지하는 조향각 감지 단계;
반력 모터의 회전각을 감지하는 단계;
상기 반력 모터의 회전각에 대한 정보를 제공받아 복수의 상태 변수를 산출하기 위한 게인 보간 파라미터를 산출하는 단계;
상기 토션바 토크와 상기 조향각에 대한 정보를 제공받아 외란을 제거한 복수의 상태 변수를 추정하는 추정단계; 및
상기 복수의 상태 변수를 이용하여 상기 스티어링휠의 조작 방향의 반대방향으로 반력을 제공하기 위한 반력 모터에서 출력되는 반력 토크를 결정하는 토크 결정 단계
를 포함하고,
상기 추정단계는, 칼만 필터를 이용하여 정의되는 4 Vertex에 대한 기준 추정기 게인에 상기 산출된 게인 보간 파라미터들을 적용하여 보간된 추정기 게인을 산출하는 단계를 포함하는, 스티어 바이 와이어 시스템의 제어방법.
A torque sensing step of sensing a torsion bar torque generated when the driver operates the steering wheel;
A steering angle sensing step of sensing a steering angle of the steering wheel;
Detecting a rotation angle of the reaction force motor;
Calculating a gain interpolation parameter for calculating a plurality of state variables by receiving information on a rotation angle of the reaction force motor;
An estimating step of estimating a plurality of state variables by receiving information on the torsion bar torque and the steering angle and removing the disturbance; And
A torque determination step of determining a reaction force torque output from a reaction force motor for providing a reaction force in a direction opposite to an operating direction of the steering wheel using the plurality of state variables;
Lt; / RTI >
Wherein the estimating step includes calculating the interpolated estimator gain by applying the calculated gain interpolation parameters to a reference estimator gain for 4 vertices defined using a Kalman filter.
삭제delete 삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 추정단계는,
상기 스티어링휠의 조향각과 상기 토션바 토크에 대한 정보를 제공받아 상기 보간된 추정기 게인을 적용하여 외란을 제거한 복수의 상태 변수의 추정값을 산출하는 단계를 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템의 제어방법.
10. The method of claim 9,
Wherein,
And calculating an estimated value of a plurality of state variables from which the disturbance is removed by applying the interpolated estimator gain by receiving information on the steering angle of the steering wheel and the torsion bar torque.
제 9 항에 있어서,
상기 복수의 상태 변수의 추정값을 제공받아 바퀴를 조향하는 조향 모터에서 출력되는 조향 토크를 제어하는 단계를 더 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템의 제어방법.
10. The method of claim 9,
And controlling the steering torque output from the steering motor to receive the estimated values of the plurality of state variables to steer the wheels.
제 9 항에 있어서,
상기 복수의 상태 변수가 상기 토션바 토크, 상기 조향각, 상기 반력 모터의 회전각에 대한 정보 중 적어도 하나와 미리 설정된 일정 이상의 차이가 발생하면, 상기 복수의 상태 변수의 추정값을 재산출하는 스티어 바이 와이어 시스템의 제어방법.
10. The method of claim 9,
Wherein when the plurality of state variables are different from at least one of the information on the torsion bar torque, the steering angle, and the rotational angle of the reaction force motor by a predetermined difference or more, the estimated value of the plurality of state variables is calculated by a steer- Method of controlling the system.
제 9 항에 있어서,
상기 복수의 상태 변수의 추정값은 운전자 토크, 스티어링휠의 조향각, 스티어링휠의 조향각속도, 토션바 토크, 스티어링 휠과 모터의 각속도 차이, 상 전류 중 적어도 하나를 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템의 제어방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the estimated values of the plurality of state variables include at least one of a driver's torque, a steering angle of a steering wheel, a steering angle velocity of a steering wheel, a torsion bar torque, a difference between an angular velocity of a steering wheel and a motor, and a phase current.
제 9 항에 있어서,
반력 모터 또는 조향 모터 중 하나의 상 전류를 감지하는 단계와,
상기 감지된 상 전류와 상기 복수의 상태 변수의 추정값 중 하나인 상 전류를 비교하여 상기 상 전류를 감지하는 전류 센서의 오류를 판단하는 단계를 더 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템의 제어방법.10. The method of claim 9,
Detecting a phase current of one of a reaction motor and a steering motor,
And comparing the detected phase current with a phase current that is one of the estimated values of the plurality of state variables to determine an error of the current sensor that senses the phase current.
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