KR102183204B1

KR102183204B1 - A vehicle and a method for controlling the same

Info

Publication number: KR102183204B1
Application number: KR1020170021434A
Authority: KR
Inventors: 박기응; 신동호
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; 한국기술교육대학교 산학협력단
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2020-11-25
Also published as: KR20180095225A

Abstract

개시된 발명은 차량 및 차량의 제어 방법에 관한 것으로, 차량의 제어 방법은 차량의 속도, 사이드 슬립 각(side slip angle), 상대 경로 각 및 측면 어긋남(lateral offset)을 획득하는 단계, 상기 차량의 속도, 사이드 슬립 각, 상대 경로 각 및 측면 어긋남을 기초로 목표 요 레이트를 결정하는 단계, 상기 측면 어긋남, 상기 목표 요 레이트와 실측 요 레이트의 차이 및 추정 보상 함수를 이용하여 상기 목표 요 레이트에 대응하는 목표 조향각을 결정하는 단계 및 상기 목표 조향각을 기초로 차량의 조향을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The disclosed invention relates to a vehicle and a vehicle control method, wherein the vehicle control method includes the steps of acquiring a vehicle speed, a side slip angle, a relative path angle, and a lateral offset, and the vehicle speed , Determining a target yaw rate based on a side slip angle, a relative path angle, and a lateral deviation, corresponding to the target yaw rate using the lateral deviation, the difference between the target yaw rate and the measured yaw rate, and an estimated compensation function It may include determining a target steering angle and controlling steering of the vehicle based on the target steering angle.

Description

Vehicle and a method for controlling the vehicle {A vehicle and a method for controlling the same}

차량 및 차량의 제어 방법에 관한 것이다.It relates to a vehicle and a control method of the vehicle.

차량은, 도로나 선로를 주행하면서 목적지까지 이동할 수 있는 장치를 의미한다. 차량은, 대체로 차체에 설치된 하나 이상의 차륜의 구동에 따라 이동 가능하도록 마련된다. 이와 같은 차량으로는, 예를 들어, 삼륜 또는 사륜 자동차나, 모터사이클 등의 이륜 자동차나, 건설 기계나, 자전거나 또는 선로 상에 배치된 레일 위에서 주행하는 열차 등이 존재한다.A vehicle refers to a device that can move to a destination while traveling on a road or track. The vehicle is generally provided to be movable according to the driving of one or more wheels installed on the vehicle body. Examples of such vehicles include a three-wheeled or four-wheeled vehicle, a two-wheeled vehicle such as a motorcycle, a construction machine, a bicycle, or a train running on a rail disposed on a track.

일반적으로 차량은 도로나 선로를 주행하는 동안, 운전자가 운전대를 직접 수동 조작함으로써 진행 방향을 변경할 수 있다. 근자에는 운전자가 직접 운전대를 조작하지 않더라도 내장된 제어 장치의 제어에 의해 자동적으로 방향을 변경하면서 도로나 선로를 주행할 수도 있다. 이와 같이 제어 장치의 제어에 의해 주행하는 차량을 자율 주행 자동차라고 한다.In general, while a vehicle is traveling on a road or a track, a driver can manually manipulate a steering wheel to change the driving direction. Nowadays, even if the driver does not directly manipulate the steering wheel, it is possible to travel on roads or tracks while automatically changing directions under the control of a built-in control device. A vehicle traveling under the control of the control device in this way is referred to as an autonomous vehicle.

또한, 차량에는 차선 이탈 방지 시스템이 마련되어 있을 수도 있으며, 차선 이탈 방지 시스템은 도로에 형성된 차선을 따라 주행하는 동안 차량이 차선을 이탈하게 되면, 차선의 이탈을 경고하거나 또는 차량이 자동적으로 차선을 유지할 수 있도록 제어할 수 있다.In addition, the vehicle may be equipped with a lane departure prevention system, and the lane departure prevention system warns of the lane departure when the vehicle leaves the lane while driving along the lane formed on the road, or the vehicle automatically maintains the lane. To be able to control.

실시간 신경 회로망 적응형 학습을 통하여 정확하고 적절하게 차량의 주행 경로를 유지하며 주행할 수 있는 차량 및 차량의 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.An object to be solved is to provide a vehicle and a vehicle control method capable of accurately and appropriately maintaining and driving a vehicle through real-time neural network adaptive learning.

차량 자체 또는 차량의 동작과 관련된 각종 부품, 일례로 차량의 조향 관련 부품의 특성 변화에도 불구하고, 경로 추종 오차 없이 또는 경로 추종 오차를 최소화하여 적절하게 경로를 따라 주행할 수 있는 차량 및 차량의 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.Control of vehicles and vehicles capable of appropriately traveling along a path without path tracking errors or by minimizing path tracking errors despite changes in the characteristics of the vehicle itself or various parts related to the operation of the vehicle, for example, steering related parts of the vehicle Providing a method is a task to be solved.

상술한 과제를 해결하기 위하여 차량 및 차량의 제어 방법이 제공된다.In order to solve the above problems, a vehicle and a vehicle control method are provided.

차량의 제어 방법은, 차량의 속도, 사이드 슬립 각(side slip angle), 상대 경로 각 및 측면 어긋남(lateral offset)을 획득하는 단계, 상기 차량의 속도, 사이드 슬립 각, 상대 경로 각 및 측면 어긋남을 기초로 목표 요 레이트(Yaw rate)를 결정하는 단계, 상기 목표 요 레이트와 실측 요 레이트 사이의 차이, 상기 측면 어긋남 및 추정 보상 함수를 이용하여 상기 목표 요 레이트에 대응하는 목표 조향각을 결정하는 단계 및 상기 목표 조향각을 기초로 차량의 조향을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The vehicle control method includes obtaining a vehicle speed, a side slip angle, a relative path angle, and a lateral offset, and determining the vehicle speed, a side slip angle, a relative path angle, and a lateral offset. Determining a target yaw rate based on the target yaw rate, determining a target steering angle corresponding to the target yaw rate using the difference between the target yaw rate and the measured yaw rate, the lateral deviation, and an estimated compensation function, and It may include the step of controlling the steering of the vehicle based on the target steering angle.

차량의 제어 방법은, 신경 회로망을 이용하여 상기 추정 보상 함수를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.The vehicle control method may further include obtaining the estimated compensation function using a neural network.

상기 신경 회로망을 이용하여 추정 보상 함수를 획득하는 단계는, 상기 목표 요 레이트 및 실측 요 레이트 사이의 차이를 기초로 가중치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.Obtaining the estimated compensation function using the neural network may include determining a weight based on a difference between the target yaw rate and the measured yaw rate.

상기 신경 회로망을 이용하여 추정 보상 함수를 획득하는 단계는, 상기 사이드 슬립 각, 실측 요 레이트, 상대 경로 각 및 경로의 곡률을 포함하는 입력 값을 획득하는 단계 및 상기 입력 값 및 상기 가중치를 기초로 추정 보상 함수를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The obtaining of the estimated compensation function using the neural network may include obtaining an input value including the side slip angle, the measured yaw rate, the relative path angle, and the curvature of the path, and based on the input value and the weight. It may further include determining an estimated compensation function.

상기 추정 보상 함수는, 상기 목표 요 레이트와 실측 요 레이트 사이의 차이, 상기 목표 조향각과 실측 조향각 사이의 차이 및 상기 측면 어긋남을 최소화하도록 마련된 것일 수 있다.The estimated compensation function may be provided to minimize a difference between the target yaw rate and the measured yaw rate, a difference between the target steering angle and the measured steering angle, and the lateral deviation.

상기 목표 요 레이트에 대응하는 목표 조향각을 결정하는 단계는, 자동차의 무게 중심과 기준이 되는 장치가 설치된 위치 사이의 거리 및 스위칭 게인 중 적어도 하나를 더 이용하여, 상기 목표 요 레이트에 대응하는 목표 조향각을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.Determining a target steering angle corresponding to the target yaw rate may further use at least one of a switching gain and a distance between a center of gravity of the vehicle and a position where a reference device is installed, and a target steering angle corresponding to the target yaw rate It may include the step of determining.

상기 목표 조향각을 기초로 차량의 조향을 제어하는 단계는, 상기 목표 조향각을 이용하여 기초로 상기 차량의 조향 액추이터(steering actuator)를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The controlling of steering of the vehicle based on the target steering angle may include controlling a steering actuator of the vehicle based on the target steering angle.

상기 차량의 속도, 사이드 슬립 각, 상대 경로 각 및 측면 어긋남을 기초로 목표 요 레이트(Yaw rate)를 결정하는 단계는, 하기의 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.The step of determining a target yaw rate based on the vehicle speed, side slip angle, relative path angle, and lateral deviation may be determined according to Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

여기서 γ_d는 목표 요 레이트, V는 차량의 속도, β는 사이드 슬립 각, ΔΨ는 상대 경로 각의 변화율, K_d는 게인, d_s는 측면 어긋남일 수 있다.Here, γ _d is the target yaw rate, V is the vehicle speed, β is the side slip angle, ΔΨ is the rate of change of the relative path angle, K _d is the gain, and d _s is the lateral displacement.

상기 목표 요 레이트와 실측 요 레이트 사이의 차이, 상기 측면 어긋남 및 추정 보상 함수를 이용하여 상기 목표 요 레이트에 대응하는 목표 조향각을 결정하는 단계는, 하기의 수학식 2에 따라 결정될 수 있다.The step of determining a target steering angle corresponding to the target yaw rate using the difference between the target yaw rate and the measured yaw rate, the side shift, and the estimated compensation function may be determined according to Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

여기서, δ^d _f는 목표 조향각, ^b_δ는 b_δ의 추정값이고 b_δ는 차량의 크기 및 속도에 따라 정의되는 값, f는 추정 보상 함수, L_s는 자동차 무게 중심과 연산 장치 사이의 거리, d_s는 측면 어긋남, ρ는 곡률, e_γ는 목표 요 레이트와 실측 요 레이트 사이의 차이, K_d는 게인일 수 있다.Here, δ ^d _f is the distance between the target steering angle, ^ b _δ is an estimated value of b _δ b _δ is a value defined by the size and speed of the vehicle, f is estimated compensation function, L _s is a car center of gravity and the operation device , d _s may be a lateral displacement, ρ may be a curvature, e _γ may be a difference between a target yaw rate and a measured yaw rate, and K _d may be a gain.

상기 추정 보상 함수는, 하기의 수학식 3에 따라 결정될 수 있다.The estimated compensation function may be determined according to Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

여기서, h(x)는 추정 보상 함수, W 및 V는 임의의 가중치 행렬, σ()는 임의의 활성화 함수, x는 독립변수일 수 있다.Here, h(x) may be an estimated compensation function, W and V may be an arbitrary weight matrix, σ() may be an arbitrary activation function, and x may be an independent variable.

상기 W 및 V는 하기의 수학식 4 및 수학식 5에 의해 결정될 수 있다.The W and V may be determined by Equations 4 and 5 below.

[수학식 4][Equation 4]

[수학식 5][Equation 5]

여기서, W_f 및 V_f는 W 및 V에 대한 추정 값, e_γ는 목표 요 레이트와 실측 요 레이트 사이의 차이일 수 있다.Here, W _f and V _f may be estimated values for W and V, and e _γ may be a difference between the target yaw rate and the measured yaw rate.

상기 목표 조향각을 기초로 차량의 조향을 제어하는 단계는, 하기의 수학식 6에 따라 조향 명령 값을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.Controlling the steering of the vehicle based on the target steering angle may include generating a steering command value according to Equation 6 below.

[수학식 6][Equation 6]

δ^cmd _f는 조향 명령 값, Cα, Cb는 하기의 수학식 7 및 수학식 8을 기초로 연산된 값, δ^d _f는 목표 조향각, ^b_δ는 b_δ의 추정값, b_δ는 차량의 크기 및 속도에 따라 정의되는 값, e_γ는 목표 요 레이트와 실측 요 레이트 사이의 차이를 포함할 수 있다..δ ^cmd _f is the steering command value, Cα, Cb is the value calculated by the following equation 7 and based on Equation (8) below, δ ^d _f is the target steering angle, ^ b _δ is an estimated value of b _δ, b _δ is the size of the vehicle And a value defined according to the speed, e _γ may include a difference between the target yaw rate and the measured yaw rate.

[수학식 7][Equation 7]

[수학식 8][Equation 8]

수학식 7 및 수학식 8에서 ε_a 및 ε_b는 0보다 큰 가중치 상수이다.In Equations 7 and 8, ε _a and ε _b are weight constants greater than 0.

차량은, 차량의 속도, 사이드 슬립 각, 상대 경로 각 및 측면 어긋남을 획득하는 데이터 수집부 및 상기 차량의 속도, 사이드 슬립 각, 상대 경로 각 및 측면 어긋남을 기초로 목표 요 레이트를 결정하고, 상기 측면 어긋남, 상기 목표 요 레이트와 실측 요 레이트의 차이 및 추정 보상 함수를 이용하여 상기 목표 요 레이트에 대응하는 목표 조향각을 결정하고, 상기 목표 조향각을 기초로 차량의 조향을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.The vehicle determines a target yaw rate based on a vehicle speed, a side slip angle, a relative path angle, and a side shift, and a data collection unit for acquiring a vehicle speed, a side slip angle, a relative path angle, and a side shift. It may include a control unit for determining a target steering angle corresponding to the target yaw rate using the lateral deviation, the difference between the target yaw rate and the measured yaw rate, and an estimated compensation function, and controlling the steering of the vehicle based on the target steering angle. have.

상기 제어부는, 신경 회로망을 이용하여 추정 보상 함수를 획득할 수 있다.The control unit may obtain an estimated compensation function using a neural network.

상기 제어부는, 상기 목표 요 레이트 및 실측 요 레이트 사이의 차이를 기초로 상기 신경 회로망의 가중치를 결정함으로써 상기 추정 보상 함수를 획득할 수 있다.The control unit may obtain the estimated compensation function by determining a weight of the neural network based on a difference between the target yaw rate and the measured yaw rate.

상기 제어부는, 상기 사이드 슬립 각, 실측 요 레이트, 상대 경로 각 및 경로의 곡률을 포함하는 입력 값을 획득하고, 상기 입력 값 및 상기 가중치를 기초로 추정 보상 함수를 결정함으로써 상기 추정 보상 함수를 획득할 수 있다.The control unit obtains the estimated compensation function by obtaining an input value including the side slip angle, the measured yaw rate, the relative path angle, and the curvature of the path, and determining an estimated compensation function based on the input value and the weight. can do.

상기 제어부는, 자동차의 무게 중심과 기준이 되는 장치가 설치된 위치 사이의 거리 및 스위칭 게인 중 적어도 하나를 더 이용하여, 상기 목표 요 레이트에 대응하는 목표 조향각을 결정할 수 있다.The control unit may determine a target steering angle corresponding to the target yaw rate by further using at least one of a switching gain and a distance between a center of gravity of the vehicle and a position where a reference device is installed.

[수학식 3][Equation 3]

[수학식 4][Equation 4]

[수학식 5][Equation 5]

차량은, 상기 목표 조향각을 기초로 상기 제어부에 의해 제어되는 조향 액츄에이터를 더 포함할 수 있다.The vehicle may further include a steering actuator controlled by the controller based on the target steering angle.

상술한 차량 및 차량의 제어 방법에 의하면, 경로 추종 오차 없이 또는 경로 추종 오차를 최소화함으로써 자율 주행 또는 차선 유지에 대한 차량 제어의 신뢰성을 보다 개선할 수 있게 된다.According to the above-described vehicle and vehicle control method, it is possible to further improve the reliability of vehicle control for autonomous driving or lane maintenance by minimizing a path following error or without a path tracking error.

상술한 차량 및 차량의 제어 방법에 의하면, 차량의 각 부품의 노후화나 마모, 차량의 무게 변화, 무게 중심 변화, 요 방향 관성 모멘트, 타이어의 강성치 변화 등과 같은 다양한 원인으로 차량의 운동 특성이 변화하는 경우에도 차량은 적절하게 경로를 따라 주행할 수 있게 된다.According to the vehicle and vehicle control method described above, the movement characteristics of the vehicle are changed due to various causes such as aging or wear of each component of the vehicle, a change in the weight of the vehicle, a change in the center of gravity, the moment of inertia in the yaw direction, and a change in the stiffness of the tire. Even if so, the vehicle can properly travel along the path.

상술한 차량 및 차량의 제어 방법에 의하면, 차량의 운동 특성이 변화를 신경 회로망을 이용하여 실시간으로 학습할 수 있게 되므로, 보다 적절하게 경로 추종 오차를 보상할 수 있게 된다.According to the above-described vehicle and vehicle control method, since it is possible to learn in real time the change in the motor characteristics of the vehicle using a neural network, it is possible to more appropriately compensate for a path following error.

도 1은 차량의 일 실시예의 외형을 도시한 도면이다.
도 2는 차량의 일 실시예에 대한 제어 블록도이다.
도 3은 차량과 관련된 각종 계수를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 차량 제어부의 일 실시예에 대한 제어 블록도이다.
도 5는 차량의 제어 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.1 is a view showing the external appearance of an embodiment of a vehicle.
2 is a control block diagram for an embodiment of a vehicle.
3 is a diagram for explaining various coefficients related to a vehicle.
4 is a control block diagram of an embodiment of a vehicle controller.
5 is a flowchart of an embodiment of a vehicle control method.

이하 차량 및 차량의 제어 방법의 다양한 실시예에 대해 설명한다. 그러나, 본 명세서가 가능한 실시예들의 모든 구성 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략될 수도 있다.Hereinafter, various embodiments of a vehicle and a method of controlling the vehicle will be described. However, the present specification does not describe all the constituent elements of the possible embodiments, and general content in the technical field to which the present invention belongs or content overlapping between the embodiments may be omitted.

본 명세서에서 사용되는 부, 모듈 또는 부재라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 부, 모듈 또는 부재가 하나의 부품을 이용하여 구현되거나, 하나의 부, 모듈 또는 부재가 복수의 부품을 포함하여 구현되는 것도 가능하다.The term part, module, or member used in this specification may be implemented as software or hardware, and according to embodiments, a plurality of parts, modules, or members may be implemented using one part, or one part, module, or member It is also possible for the member to be implemented including a plurality of parts.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 기재되어 있는 경우, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.When it is described that a certain part includes a certain component throughout the specification, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함할 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only the case of direct connection, but also the case of indirect connection, and the indirect connection may include connection through a wireless communication network. have.

또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.In addition, expressions in the singular may include plural expressions unless there is a clear exception in context.

이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 차량의 일 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a vehicle will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

도 1은 차량의 일 실시예의 외형을 도시한 도면이다.1 is a view showing the external appearance of an embodiment of a vehicle.

이하 도 1을 참조하여, 차량을 설명함에 있어서, 차량(1)이 통상적인 상황에서 주행하는 방향을 전 방향이라 정의하고, 전 방향의 반대 방향을 후 방향이라 정의한다. 또한, 전 방향 및 후 방향을 잇는 선분과 직교하면서, 지면과 대체적으로 수평인 방향을 측 방향이라고 정의한다. 또한 전 방향 및 측 방향과 모두 직교하는 방향 중 지면을 향하는 방향을 하 방향이라 정의하고, 하 방향의 반대 방향을 상 방향이라고 정의한다.Hereinafter, in describing the vehicle with reference to FIG. 1, a direction in which the vehicle 1 travels in a normal situation is defined as a front direction, and a direction opposite to the front direction is defined as a rear direction. In addition, a direction that is orthogonal to a line segment connecting the forward and backward directions and is generally horizontal to the ground is defined as a lateral direction. In addition, out of the directions orthogonal to both the forward and lateral directions, the direction toward the ground is defined as the downward direction, and the opposite direction to the downward direction is defined as the upward direction.

차량(1)은, 도로나 선로를 주행하면서 주행 가능한, 통상적인 사륜 자동차, 이륜 자동차, 삼륜 자동차, 건설 기계, 자전거, 열차, 주행 가능한 로봇 또는 기타 각종 이송 장치를 포함할 수 있다.The vehicle 1 may include a conventional four-wheeled vehicle, a two-wheeled vehicle, a three-wheeled vehicle, a construction machine, a bicycle, a train, a robot capable of running, or other various transport devices capable of driving while traveling on a road or track.

차량(1)은, 일 실시예에 의하면, 자율 주행 자동차를 포함할 수 있다.Vehicle 1 may, according to an embodiment, include an autonomous vehicle.

또한, 차량(1)은, 경로 추종 동작을 수행하여 운전자의 운전을 보조할 수 있도록 관련 부품, 일례로 경로 추종 제어기가 설치된 것일 수도 있다. 경로 추종 제어기가 설치된 경우, 차량(1)은, 차량(1)이 적절한 경로로 주행할 수 있도록 각종 제어나, 진동 또는 사운드 출력 등과 같은 알림을 통해서 운전자의 운전을 보조할 수 있다.In addition, the vehicle 1 may be provided with a related component, for example, a path tracking controller so as to assist the driver in driving by performing a path following operation. When a path following controller is installed, the vehicle 1 may assist the driver's driving through various controls or notifications such as vibration or sound output so that the vehicle 1 can travel in an appropriate path.

도 1에 도시된 바를 참조하면, 차량(1)은, 차량(1)의 외형을 이루는 차체(2)와, 차체(2)의 이동 방향을 결정하는 조향 핸들(5)과, 차체(2)를 이동시키는 적어도 하나의 차륜(3)과, 차량(1)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 차량 제어부(20)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the vehicle 1 includes a vehicle body 2 forming the outer shape of the vehicle 1, a steering handle 5 determining the moving direction of the vehicle body 2, and a vehicle body 2 It may include at least one wheel 3 for moving the vehicle and a vehicle controller 20 for controlling the overall operation of the vehicle 1.

차체(2)는 외장 프레임을 포함할 수 있다. 외장 프레임의 내측에는 운전자 및 동승자 중 적어도 하나가 탑승될 수 있는 내부 공간(3)이 마련된다.The vehicle body 2 may include an exterior frame. An inner space 3 in which at least one of a driver and a passenger can be boarded is provided inside the exterior frame.

조향 핸들(5)은 내부 공간(3)에 마련된다. 보다 구체적으로 조향 핸들(5)은 내부 공간(3)에서 운전석의 전 방향에 장착될 수 있으며, 운전자는 조향 핸들(5)을 조작함으로써, 차량(1)의 주행 방향을 결정할 수 있다. 조향 핸들(5)은 적어도 하나의 방향으로 회동 가능하게 마련된다. The steering handle 5 is provided in the inner space 3. More specifically, the steering handle 5 may be mounted in all directions of the driver's seat in the inner space 3, and the driver may determine the driving direction of the vehicle 1 by operating the steering handle 5. The steering handle 5 is provided to be rotatable in at least one direction.

차륜(3)은, 지면과 맞닿을 수 있도록 차량(1)의 외장 프레임의 하단에 마련된다. 차륜(3)은 대체적으로 지면과 수평을 이루는 제1 회전축을 중심으로 회동할 수 있다. 제1 회전축을 중심으로 한 차륜(3)의 회전에 따라서, 차량(1)은 소정의 방향으로 주행할 수 있게 된다. The wheel 3 is provided at the lower end of the exterior frame of the vehicle 1 so that it can contact the ground. The wheel 3 may rotate about a first rotation axis that is generally horizontal with the ground. According to the rotation of the wheel 3 about the first rotation axis, the vehicle 1 can travel in a predetermined direction.

차륜(3)은, 조향 핸들(5)의 조작이나 차량 제어부(20)의 지시에 따라서 제2 회전축을 중심으로 조향각만큼 회동할 수 있다. 제2 회전축은 지면을 대체적으로 수직 관통하는 선분과 평행하도록 마련될 수 있으며, 또한, 제1 회전축과 직교하도록 마련될 수도 있다. 차륜(3)이 제2 회전축을 중심으로 소정의 각도로 회전함에 따라서, 차량(1)은 방향을 변경하여 주행할 수 있게 된다. 이 경우, 차량(1)의 기존에 주행하던 방향과, 새로 변경된 주행 방향 사이의 사잇각을 조향각이라고 한다.The wheel 3 can be rotated about the second rotation axis by a steering angle in accordance with an operation of the steering handle 5 or an instruction from the vehicle control unit 20. The second rotation axis may be provided so as to be parallel to a line segment substantially vertically penetrating the ground, and may also be provided to be orthogonal to the first rotation axis. As the wheel 3 rotates at a predetermined angle around the second rotation axis, the vehicle 1 can change the direction and travel. In this case, the angle between the vehicle 1's existing driving direction and the newly changed driving direction is referred to as a steering angle.

제2 회전축을 중심으로 한 차륜(3) 회전 각도는 조향 핸들(5)의 회전 방향 및 회전 정도에 대응하여 결정된다. 조향 핸들(5)의 조작에 따라 차륜(3)이 제2 회전축을 중심으로 회전하면, 차량(1)은 제2 회전축을 중심으로 한 차륜(3) 회전 각도에 대응하는 조향각으로 회전하여 주행하게 된다.The rotation angle of the wheel 3 about the second rotation axis is determined corresponding to the rotation direction and the rotation degree of the steering handle 5. When the wheel 3 rotates about the second rotation axis according to the operation of the steering handle 5, the vehicle 1 rotates at a steering angle corresponding to the rotation angle of the wheel 3 about the second rotation axis and travels. do.

일 실시예에 의하면, 차륜(3)은, 조향 액추에이터(도 2의 31)와 연결되어 마련된다. 차륜(3)은 조향 액추에이터(31)의 동작에 따라서 제2 회전축을 중심으로 소정의 방향으로 소정의 각도로 회전 가능하게 마련된다. 일 실시예에 의하면, 조향 액추에이터(31)의 동작은 조향 핸들(5)의 조작에 따라 수행될 수도 있다. 또한, 다른 실시예에 의하면, 조향 액추에이터(31)의 동작은, 후술하는 바와 같이, 차량 제어부(20)의 제어에 따라, 수행될 수도 있다.According to one embodiment, the wheel 3 is provided in connection with a steering actuator (31 in FIG. 2). The wheel 3 is provided to be rotatable at a predetermined angle in a predetermined direction around the second rotation axis according to the operation of the steering actuator 31. According to an embodiment, the operation of the steering actuator 31 may be performed according to the operation of the steering handle 5. In addition, according to another embodiment, the operation of the steering actuator 31 may be performed according to the control of the vehicle controller 20, as described later.

일 실시예에 의하면, 차륜(3)은, 적어도 하나의 전방 차륜(3a)과, 적어도 하나의 후방 차륜(3b)을 포함할 수 있다. 전방 차륜(3a) 및 후방 차륜(3b) 중 적어도 하나는 엔진에서 제공된 동력에 의해 제1 회전축을 중심으로 회동하도록 마련된다. 통상적으로, 차량(1)에는 두 개의 전방 차륜(3a)과 두 개의 후방 차륜(3b)이 설치될 수 있다. 실시예에 따라서, 차량(1)에는 전방 차륜(3a) 및 후방 차륜(3b) 이외에도 더 많은 차륜이 전방 차륜(3a) 및 후방 차륜(3b) 사이에 설치될 수도 있다.According to an embodiment, the wheel 3 may include at least one front wheel 3a and at least one rear wheel 3b. At least one of the front wheel 3a and the rear wheel 3b is provided to rotate about the first rotation axis by power provided from the engine. Typically, the vehicle 1 may be provided with two front wheels 3a and two rear wheels 3b. Depending on the embodiment, in the vehicle 1, in addition to the front wheels 3a and the rear wheels 3b, more wheels may be installed between the front wheels 3a and the rear wheels 3b.

전방 차륜(3a) 및 후방 차륜(3b) 중 적어도 하나는, 조향 핸들(5)의 조작이나 차량 제어부(20)의 지시에 따라 일정 범위 내에서 제2 회전축을 중심으로 회전할 수 있게 마련된다. 이 경우, 전방 차륜(3a) 및 후방 차륜(3b) 중 적어도 하나는, 조향 액추에이터(31)와 기계적으로 연결되어, 조향 액추에이터(31)의 동작에 따라 제2 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.At least one of the front wheel 3a and the rear wheel 3b is provided to be able to rotate around the second rotation axis within a predetermined range according to the operation of the steering handle 5 or the instruction of the vehicle control unit 20. In this case, at least one of the front wheel 3a and the rear wheel 3b may be mechanically connected to the steering actuator 31 and rotate about the second rotation axis according to the operation of the steering actuator 31.

차량 제어부(20)는, 차량(1)에 필요한 각종 전자적 제어를 수행하기 위해 마련된다.The vehicle control unit 20 is provided to perform various electronic controls required for the vehicle 1.

차량 제어부(20)는, 적어도 하나의 반도체 칩 및 관련 부품을 이용하여 구현될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 차량 제어부(20)는 중앙 처리 장치(CPU, Central Processing Unit)나, 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU, Micro Controller Unit)을 채용하여 구현될 수 있다. 또한, 차량 제어부(20)는 전자 제어 유닛(ECU, Electronic Control Unit)을 포함할 수도 있다. 이외에도, 차량 제어부(20)는, 설계자가 고려할 수 있는 다양한 전자 제어 장치를 이용하여 구현 가능하다.The vehicle control unit 20 may be implemented using at least one semiconductor chip and related components. According to an embodiment, the vehicle control unit 20 may be implemented by employing a central processing unit (CPU) or a micro controller unit (MCU). In addition, the vehicle control unit 20 may include an electronic control unit (ECU). In addition, the vehicle control unit 20 can be implemented using various electronic control devices that a designer may consider.

차량 제어부(20)는, 차량(1)의 외장 프레임의 내부에 설치될 수 있다. 예를 들어, 차량 제어부(20)는 엔진룸이나, 엔진룸과 대시 보드 사이나, 또는 이 외 통상적으로 설계자가 고려할 수 있는 다양한 위치에 설치될 수 있다.The vehicle control unit 20 may be installed inside the exterior frame of the vehicle 1. For example, the vehicle control unit 20 may be installed in the engine room, between the engine room and the dashboard, or in various other locations that can be considered by a designer.

도 2는 차량의 일 실시예에 대한 제어 블록도이고, 도 3은 차량과 관련된 각종 계수를 설명하기 위한 도면이다.2 is a control block diagram for an embodiment of a vehicle, and FIG. 3 is a diagram for explaining various coefficients related to the vehicle.

도 2에 도시된 바를 참조하면, 차량(1)은, 일 실시예에 있어서, 데이터 수집부(10), 차량 제어부(20) 및 구동부(30)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the vehicle 1 may include a data collection unit 10, a vehicle control unit 20, and a driving unit 30 in one embodiment.

데이터 수집부(10)는, 차량(1)의 제어에 필요한 각종 데이터를 수집, 측정 및/또는 연산하여 획득하고, 획득한 데이터를 전기적 신호의 형태로 차량 제어부(20)로 전송할 수 있다.The data collection unit 10 may collect, measure, and/or calculate various types of data necessary for controlling the vehicle 1 to obtain and transmit the acquired data to the vehicle controller 20 in the form of an electrical signal.

일 실시예에 의하면, 데이터 수집부(10)는, 위치 데이터 수집부(11)와, 자이로 센서(12)와, 속도 센서(13)와, 촬영 장치(14)와, 요 레이트 센서(15) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.According to an embodiment, the data collection unit 10 includes a position data collection unit 11, a gyro sensor 12, a speed sensor 13, a photographing device 14, and a yaw rate sensor 15. It may include at least one of.

위치 데이터 수집부(11)는, 차량(1)의 현재 위치를 측정할 수 있도록 마련된다. 위치 데이터 수집부(11)는, 미리 정의된 시간마다 차량(1)의 위치를 측정하도록 설계 가능하다.The location data collection unit 11 is provided to measure the current location of the vehicle 1. The location data collection unit 11 can be designed to measure the location of the vehicle 1 at every predefined time.

일 실시예에 따르면, 위치 데이터 수집부(11)는, 위성 항법 시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)를 이용하여 위치 데이터를 획득할 수 있다. 위성 항법 시스템은, 예를 들어, GPS(Global Positioning System), Galileo, GLONASS(Global Orbiting Navigational Satellite System), COMPASS, IRNSS(Indian Regional Navigational Satellite System), QZSS(Quasi-Zenith Satellite System) 등과 같이 다양한 항법 시스템 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the location data collection unit 11 may acquire location data using a Global Navigation Satellite System (GNSS). Satellite navigation systems include, for example, GPS (Global Positioning System), Galileo, GLONASS (Global Orbiting Navigational Satellite System), COMPASS, IRNSS (Indian Regional Navigational Satellite System), QZSS (Quasi-Zenith Satellite System), etc. It may include at least one of the systems.

자이로 센서(12)는, 차량(1)의 동작과 관련된 각종 정보를 수집할 수 있도록 마련된다. 예를 들어, 자이로 센서(12)는 차량(1)의 주행 방향 또는 주행 방향의 변화를 감지하여 측정할 수도 있고, 차량(1)의 가속 또는 감속 여부를 감지할 수도 있다. 또한, 자이로 센서(12)의 차량의 회전 여부나 회전 방향이나, 회전 각도도 감지할 수도 있다.The gyro sensor 12 is provided to collect various types of information related to the operation of the vehicle 1. For example, the gyro sensor 12 may detect and measure a change in the driving direction or the driving direction of the vehicle 1, or may detect whether the vehicle 1 is accelerating or decelerating. In addition, the gyro sensor 12 may detect whether the vehicle is rotated, the direction of rotation, or the angle of rotation.

속도 센서(13)는, 차량(1)의 주행 속도(V)를 측정할 수 있도록 마련된다. 속도 데이터 수집부(15)는 차량(1)의 속도를 측정할 수 있는 다양한 장치를 이용하여 구현 가능하다. 예를 들어, 속도 센서(13)는, 엔진 회전수나 차륜(3)의 회전수를 측정하는 장치, 일례로 엔코더 등을 이용하여 구현될 수도 있다.The speed sensor 13 is provided so as to measure the running speed V of the vehicle 1. The speed data collection unit 15 can be implemented using various devices capable of measuring the speed of the vehicle 1. For example, the speed sensor 13 may be implemented using a device that measures the engine speed or the rotation speed of the wheel 3, for example, an encoder or the like.

실시예에 따라서, 차량(1)의 주행 속도(V)는, 속도 센서(13)에 의해 측정될 수도 있으나, 상술한 위치 데이터 수집부(11)를 이용하여 구현되는 것도 가능하다. 예를 들어, 위치 데이터 수집부(11)는 설정된 시간마다 차량(1)의 위치를 기록하고, 차량 제어부(20)는 위치 데이터 수집부(11)에 의해 기록된 복수의 위치의 변화와 시간의 변화를 함께 이용하여 차량(1)의 주행 속도(V)를 연산할 수도 있다. 또한, 차량(1)의 주행 속도(V)는, 자이로 센서(12)를 이용하여 획득되는 것도 가능하다.Depending on the embodiment, the running speed V of the vehicle 1 may be measured by the speed sensor 13, but may also be implemented using the position data collection unit 11 described above. For example, the location data collection unit 11 records the location of the vehicle 1 at each set time, and the vehicle control unit 20 changes a plurality of locations recorded by the location data collection unit 11 and time It is also possible to calculate the driving speed V of the vehicle 1 by using the change together. In addition, the traveling speed V of the vehicle 1 may be obtained using the gyro sensor 12.

촬영 장치(14)는, 차량(1)의 전방, 측방 및 후방 중 적어도 하나에 대한 영상 데이터를 획득할 수 있다. 촬영 장치(14)는, 예를 들어, 카메라 장치를 포함할 수 있다. 카메라 장치는, 예를 들어, 전하 결합 소자(CCD, Charge Coupled Device) 또는 시모스(CMOS, complementary metal-oxide semiconductor) 등과 같은 각종 촬상 매체를 이용하여 영상 데이터를 획득할 수 있다.The photographing apparatus 14 may acquire image data for at least one of a front, a side, and a rear of the vehicle 1. The photographing device 14 may include, for example, a camera device. The camera device may acquire image data using various imaging media such as, for example, a charge coupled device (CCD) or a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS).

요 레이트 센서(15)는, 차량(1)의 요 레이트를 측정 가능하도록 마련된다. 요 레이트(yaw rate, γ)는, 차량(1)의 중심을 수직 방향으로 관통하는 축(도 3의 z축)을 중심으로 차량(1)이 회전하는 속도를 의미한다. 다시 말해서, 요 레이트는 수직 축(z)을 중심으로 하는 차량(1)의 회전 각도가 변화하는 정도를 의미한다.The yaw rate sensor 15 is provided to be able to measure the yaw rate of the vehicle 1. The yaw rate (γ) refers to the speed at which the vehicle 1 rotates around an axis (z-axis in FIG. 3) penetrating the center of the vehicle 1 in a vertical direction. In other words, the yaw rate refers to the degree to which the rotation angle of the vehicle 1 around the vertical axis z changes.

일 실시예에 의하면, 요 레이트 데이터 수집부(12)는, 예를 들어, 통상적인 요 레이트 센서를 이용하여 구현 가능하다. 예를 들어, 요 레이트 센서는 자이로 센서를 이용하여 구현 가능하다.According to an embodiment, the yaw rate data collection unit 12 may be implemented using, for example, a typical yaw rate sensor. For example, the yaw rate sensor can be implemented using a gyro sensor.

데이터 수집부(10)는, 상술한 위치 데이터 수집부(11)와, 자이로 센서(12)와, 속도 센서(13)와, 촬영 장치(14)와, 요 레이트 센서(15) 외에도 차량(1) 주변의 상황에 대한 정보를 획득할 수 있는 다양한 장치를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터 수집부(10)는 차량의 진행 방향을 검출할 수 있는 지자기 센서(geomagnetic sensor)를 더 포함할 수도 있다.In addition to the position data collection unit 11, the gyro sensor 12, the speed sensor 13, the photographing device 14, and the yaw rate sensor 15, the data collection unit 10 includes a vehicle 1 ) It may further include various devices capable of acquiring information on surrounding situations. For example, the data collection unit 10 may further include a geomagnetic sensor capable of detecting the traveling direction of the vehicle.

상술한 위치 데이터 수집부(11)와, 자이로 센서(12)와, 속도 센서(13)와, 촬영 장치(14)와, 요 레이트 센서(15) 중 적어도 하나는, 사용자 또는 설계자의 임의적 선택에 따라 생략 가능하다.At least one of the position data collection unit 11, the gyro sensor 12, the speed sensor 13, the photographing device 14, and the yaw rate sensor 15 described above can be selected by the user or the designer. It can be omitted accordingly.

차량 제어부(20)는, 데이터 수집부(10)에 의해 제공되는 전기적 신호를 기초로 구동부(30)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 차량 제어부(20)의 동작의 여러 실시예에 대한 자세한 내용은 후술한다.The vehicle controller 20 may generate a control signal for controlling the driving unit 30 based on an electrical signal provided by the data collection unit 10. Details of various embodiments of the operation of the vehicle control unit 20 will be described later.

구동부(30)는, 차량 제어부(20)의 제어 신호를 수신하고, 제어 신호의 수신에 응하여 제어 신호에 대응하여 동작할 수 있다. 구동부(30)의 동작에 따라서, 차량(1)은 주행이나 조향 등의 다양한 동작 중 적어도 하나를 수행할 수 있게 된다.The driving unit 30 may receive a control signal from the vehicle controller 20 and operate in response to the control signal in response to the reception of the control signal. Depending on the operation of the driving unit 30, the vehicle 1 may perform at least one of various operations such as driving or steering.

구동부(30)는, 예를 들어, 모터나 액추에이터 등을 포함할 수 있다. 모터나 액추에이터는 차량(1)의 차륜(3) 등에 연결되어 차륜(3)이 제1 회전축 및 제2 회전축 중 적어도 하나를 중심으로 회전하도록 할 수 있다.The drive unit 30 may include, for example, a motor or an actuator. The motor or actuator may be connected to the wheel 3 of the vehicle 1 or the like so that the wheel 3 rotates about at least one of a first rotation axis and a second rotation axis.

일 실시예에 의하면, 구동부(30)는, 조향 액추에이터(31)를 포함할 수 있다. 조향 액추에이터(31)는, 전방 차륜(3a) 및 후방 차륜(3b) 중 적어도 하나와 연결되어, 전방 차륜(3a) 및 후방 차륜(3b) 중 적어도 하나를 제2 회전축을 중심으로 적어도 하나의 회전 방향으로 회전시킬 수 있다. 이 경우, 조향 액추에이터(31)는, 전방 차륜(3a) 및 후방 차륜(3b) 중 적어도 하나를 제어 신호에 대응하는 각도로 회동시킬 수 있다.According to an embodiment, the driving unit 30 may include a steering actuator 31. The steering actuator 31 is connected to at least one of the front wheel 3a and the rear wheel 3b, and rotates at least one of the front wheel 3a and the rear wheel 3b around a second rotation axis. Can be rotated in any direction. In this case, the steering actuator 31 can rotate at least one of the front wheel 3a and the rear wheel 3b at an angle corresponding to the control signal.

이하 차량 제어부(20)의 구체적인 동작에 대해 설명한다.Hereinafter, a specific operation of the vehicle control unit 20 will be described.

도 2에 도시된 바를 참조하면, 차량 제어부(20)는, 일 실시예에 있어서, 사이드 슬립각 획득부(21)와, 상대 경로각 획득부(22)와, 측면 어긋남 획득부(23, lateral offset obtainer)와, 곡률 획득부(24)를 포함할 수 있다. 이들 중 일부는 실시예에 따라 생략 가능하다. Referring to the bar shown in Figure 2, the vehicle control unit 20, in one embodiment, the side slip angle acquisition unit 21, the relative path angle acquisition unit 22, the lateral deviation acquisition unit 23, lateral offset obtainer), and a curvature obtaining unit 24 may be included. Some of these may be omitted depending on the embodiment.

사이드 슬립각 획득부(21)와, 상대 경로각 획득부(22)와, 측면 어긋남 획득부(23)와, 곡률 획득부(24) 중 적어도 하나는, 다른 요소와 논리적으로 구분되는 것일 수도 있고, 및/또는 물리적으로 구분되는 것일 수도 있다.At least one of the side slip angle acquisition unit 21, the relative path angle acquisition unit 22, the side shift acquisition unit 23, and the curvature acquisition unit 24 may be logically separated from other elements, , And/or may be physically distinguished.

도 3은 차량과 관련된 각종 계수를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining various coefficients related to a vehicle.

도 3에 도시된 바를 참조하면, 차량(1)은 적어도 하나의 경로(9)를 추종하여 주행할 수 있다. 여기서, 추종하고자 하는 경로(9)는, 사용자, 설계자 또는 차량 제어부(20)에 의해 미리 정의된 것일 수 있다. 예를 들어, 추종하고자 하는 경로는, 특정한 도로일 수도 있고, 또는 특정한 도로의 일부일 수도 있다. 특정한 도로의 일부는, 도로 상의 적어도 하나의 차로를 포함할 수 있다. 차로는, 도로 상에 인쇄된 적어도 하나의 차선을 이용하여 구획된 것일 수 있다. 경로(9)는 도 3에 도시된 바와 같이 곡선으로 형성된 것일 수 있다.Referring to FIG. 3, the vehicle 1 may follow at least one path 9 to drive. Here, the path 9 to be followed may be predefined by a user, a designer, or the vehicle controller 20. For example, the path to be followed may be a specific road or a part of a specific road. Part of a specific road may include at least one lane on the road. The lane may be divided using at least one lane printed on the road. The path 9 may be formed in a curved shape as shown in FIG. 3.

도 2 및 도 3에 도시된 바를 참조하면, 사이드 슬립 각 획득부(21)는, 직진하거나 또는 회전 주행하고 있는 차량(1)의 사이드 슬립 각(β)을 획득할 수 있다. 사이드 슬립(sideslip)이란 차량(1)이 소정의 방향(X축 방향)주행 중일 때 측 방향(대략 Y축 방향)으로 미끄러지는 것을 의미한다. 사이드 슬립 각(β)은, 차량(1)의 주행 방향(X축 방향)에 대해 측 방향(Y축 방향)으로 어느 정도의 각도로 미끄러져 이동하고 있는지를 의미한다.2 and 3, the side slip angle acquisition unit 21 may acquire the side slip angle β of the vehicle 1 that is traveling straight or rotating. The side slip means that the vehicle 1 slides in a lateral direction (approximately in the Y-axis direction) when the vehicle 1 is running in a predetermined direction (X-axis direction). The side slip angle β means a certain angle in which the vehicle 1 slides in the lateral direction (Y-axis direction) with respect to the traveling direction (X-axis direction).

사이드 슬립 각 획득부(21)는, 위치 측정부(11), 자이로 센서(12) 및 촬영 장치(14) 중 적어도 하나에서 획득한 데이터를 기초로 주행 중인 차량(1)의 사이드 슬립 각(β)을 연산하고, 연산 결과를 요 레이트 처리부(25) 및 보상 함수 추정부(27) 중 적어도 하나로 전송할 수 있다.The side slip angle acquisition unit 21 is based on the data acquired from at least one of the position measurement unit 11, the gyro sensor 12, and the photographing device 14, the side slip angle β of the vehicle 1 being driven. ) Is calculated, and the calculation result may be transmitted to at least one of the yaw rate processing unit 25 and the compensation function estimating unit 27.

상대 경로 각 획득부(22)는, 차량(1)의 상대 경로 각(ΔΨ)을 획득할 수 있다. 차량(1)의 상대 경로 각(ΔΨ)은, 추종하고자 하는 경로(9)에 대한 차량(1)의 상대적인 방향을 의미한다. 구체적으로 예를 들어, 차량(1)의 상대 경로 각(ΔΨ)은, 차량(1)이 이동 중인 곡선 경로(9)의 특정 지점(9a)에서의 접선(9b)과, 접선(9b)과 차량(1)의 주행 방향(X) 사이의 각도로 정의될 수 있다. The relative path angle acquisition unit 22 may acquire the relative path angle ΔΨ of the vehicle 1. The relative path angle ΔΨ of the vehicle 1 means a relative direction of the vehicle 1 with respect to the path 9 to be followed. Specifically, for example, the relative path angle ΔΨ of the vehicle 1 is the tangent 9b, the tangent 9b at a specific point 9a of the curved path 9 on which the vehicle 1 is moving. It may be defined as an angle between the driving direction X of the vehicle 1.

일 실시예에 의하면, 상대 경로 각 획득부(13)는, 적어도 하나의 촬영 장치(14)를 이용하여 차량(1)의 실제 주행 경로를 획득하고, 획득한 차량(1)의 실제 주행 경로를 이용하여 상대 경로 각(ΔΨ)을 획득할 수 있다. 예를 들어, 차량(1)은, 촬영에 의해 연산된 차량(1)의 실제 주행 경로와, 미리 주어진 예정 경로(9)를 서로 비교한 후, 실제 주행 경로와 미리 주어진 예정 경로(9) 사이의 차이를 기초로 상대 경로 각(ΔΨ)을 연산하여 획득할 수 있다.According to an embodiment, each of the relative path acquisition units 13 acquires the actual driving path of the vehicle 1 using at least one photographing device 14, and calculates the acquired actual driving path of the vehicle 1. The relative path angle (ΔΨ) can be obtained by using. For example, the vehicle 1 compares the actual driving route of the vehicle 1 calculated by photographing and the predetermined route 9 given in advance, and then the actual driving route and the predetermined route 9 given in advance. It can be obtained by calculating the relative path angle (ΔΨ) based on the difference of.

측면 어긋남 획득부(23)는, 측면 어긋남(lateral offset, ds)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 측면 어긋남(ds)은, 차량(1)과, 차량(1)이 주행하고자 하는 경로(9) 사이의 측 방향 오차를 포함할 수 있다. 측면 어긋남 획득부(14)는, 적어도 하나의 촬영 장치(14)에 의해 획득된 영상 데이터를 이용하여, 측면 어긋남(ds)을 획득할 수 있다. 측면 어긋남 획득부(14)는, 예를 들어, 상대 경로 각 획득부(13)와 동일하거나 또는 일부 변형된 방법을 이용하여 측면 어긋남(ds)을 연산하여 획득할 수도 있다.The side offset acquisition unit 23 may acquire information on a lateral offset (ds). The lateral displacement ds may include a lateral error between the vehicle 1 and the path 9 on which the vehicle 1 is to travel. The side shift acquisition unit 14 may acquire the side shift ds by using the image data acquired by the at least one photographing device 14. The side displacement obtaining unit 14 may be obtained by calculating the side displacement ds using, for example, the same or partially modified method as the relative path each obtaining unit 13.

곡률 획득부(24)는, 차량(1)이 추종하는 주행 경로의 곡률(ρ)을 획득할 수 있다. 여기서, 차량(1)이 추종하는 주행 경로는, 예를 들어, 일 지점(c)을 중심으로 하는 곡선 경로(9)를 포함한다. 곡률 획득부(24)는, 일 실시예에 따르면, 촬영 장치(14)에 의해 획득된 영상 데이터를 이용하여 곡률(ρ)을 연산하여 획득할 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들어, 곡률 획득부(24)는 차량(1)의 영상 데이터 상에 나타나는 특징점, 일례로 도로 위의 차선 등의 마크의 변화를 이용하여, 곡률(ρ)을 연산할 수도 있다.The curvature acquisition unit 24 may acquire a curvature ρ of a driving path followed by the vehicle 1. Here, the driving path followed by the vehicle 1 includes, for example, a curved path 9 centered on a point c. According to an exemplary embodiment, the curvature obtaining unit 24 may calculate and obtain the curvature ρ using image data obtained by the photographing apparatus 14. More specifically, for example, the curvature acquisition unit 24 may calculate the curvature ρ by using a characteristic point appearing on the image data of the vehicle 1, for example, a change in a mark such as a lane on a road. .

곡률(ρ)은, 이외에도 다양한 방법을 이용하여 획득 가능하다. 예를 들어, 곡률 획득부(24)는, 위치 데이터 수집부(11)에서 수집된 차량(1)의 복수의 위치를 서로 직선 또는 곡선으로 연결하여 전체적인 곡선을 획득하고, 전체적인 곡선의 곡률(ρ)을 연산함으로써, 차량(1)이 추종하는 주행 경로의 곡률(ρ)을 획득할 수도 있다.The curvature (ρ) can be obtained by using various other methods. For example, the curvature acquisition unit 24 obtains an overall curve by connecting a plurality of positions of the vehicle 1 collected by the location data collection unit 11 to each other in a straight line or a curve, and obtains a curvature of the overall curve (ρ By calculating ), the curvature ρ of the driving path followed by the vehicle 1 may be obtained.

또한, 곡률(ρ)은, 상술한 바와 같이 곡률 획득부(24)의 연산을 통하여 획득될 수도 있으나, 사용자, 설계자 또는 제어부(20)에 의해 미리 임의적으로 정의되는 것도 가능하다.In addition, the curvature ρ may be obtained through calculation of the curvature obtaining unit 24 as described above, but may be arbitrarily defined in advance by a user, a designer, or the control unit 20.

곡선 경로(9)의 반지름은 곡률(ρ)의 역수, 즉 1/ρ로 주어진다.The radius of the curved path 9 is given by the reciprocal of the curvature ρ, i.e. 1/ρ.

일 실시예에 따르면, 위치 데이터 수집부(11) 또는 속도 센서(13)를 이용하여 획득된 차량의 속도(V), 사이드 슬립각 획득부(21)에 의해 획득된 사이드 슬립 각(β), 상대 경로각 획득부(22)에서 획득된 상대 경로 각(ΔΨ) 및 측면 어긋남 획득부(23)에서 획득된 측면 어긋남(d_s)은, 요 레이트 처리부(25)로 전달될 수 있다.According to an embodiment, the vehicle speed (V) obtained using the position data collection unit 11 or the speed sensor 13, the side slip angle (β) obtained by the side slip angle acquisition unit 21, The relative path angle ΔΨ obtained by the relative path angle obtaining unit 22 and the lateral displacement d _s obtained by the side displacement obtaining unit 23 may be transmitted to the yaw rate processing unit 25.

또한, 일 실시예에 따르면, 사이드 슬립 각(β), 상대 경로 각(ΔΨ) 및 곡률(ρ)은 보상 함수 추정부(27)로 전달될 수도 있다.In addition, according to an embodiment, the side slip angle β, the relative path angle ΔΨ, and the curvature ρ may be transmitted to the compensation function estimating unit 27.

도 4는 차량 제어부의 일 실시예에 대한 제어 블록도이다4 is a control block diagram for an embodiment of a vehicle control unit

도 2 및 도 4에 도시된 바를 참조하면, 차량 제어부(20)는, 요 레이트 처리부(25)와, 조향각 처리부(26)와, 보상 함수 추정부(27)와, 제어 명령 생성부(28)와, 추정 성능 보상부(29)를 더 포함할 수 있다.2 and 4, the vehicle control unit 20 includes a yaw rate processing unit 25, a steering angle processing unit 26, a compensation function estimating unit 27, and a control command generation unit 28. Wow, it may further include an estimated performance compensation unit 29.

요 레이트 처리부(25)와, 조향각 처리부(26)와, 보상 함수 추정부(27)와, 제어 명령 생성부(28)와, 추정 성능 보상부(29) 중 적어도 하나는, 실시예에 따라 생략 가능하다. 또한, 요 레이트 처리부(25)와, 조향각 처리부(26)와, 보상 함수 추정부(27)와, 제어 명령 생성부(28)와, 추정 성능 보상부(29) 중 적어도 하나는, 논리적으로 구분되는 것일 수도 있고, 물리적으로 구분되는 것일 수도 있다.At least one of the yaw rate processing unit 25, the steering angle processing unit 26, the compensation function estimating unit 27, the control command generation unit 28, and the estimated performance compensation unit 29 is omitted depending on the embodiment. It is possible. In addition, at least one of the yaw rate processing unit 25, the steering angle processing unit 26, the compensation function estimating unit 27, the control command generation unit 28, and the estimated performance compensation unit 29 is logically divided. It may be something that can be done, or it may be something that is physically separated.

일 실시예에 따르면, 요 레이트 처리부(25)는, 차속(V), 사이드 슬립 각(β), 측면 어긋남(d_s) 및/또는 상대 경로 각(ΔΨ) 등을 수신하고, 수신한 차속(V), 사이드 슬립 각(β), 측면 어긋남(d_s) 및/또는 상대 경로 각(ΔΨ) 등을 기초로 목표 요 레이트(γ_d)를 연산할 수 있다. 또한, 요 레이트 처리부(25)는, 요 레이트 센서(15)로부터 실측된 요 레이트(γ)를 수신하고, 목표 요 레이트(γ_d)와 실측 요 레이트(γ)를 기초로 요 레이트 오차(e_γ)를 연산할 수도 있다.According to an embodiment, the yaw rate processing unit 25 receives a vehicle speed (V), a side slip angle (β), a side shift (d _s ), and/or a relative path angle (ΔΨ), and the like, and the received vehicle speed ( The target yaw rate (γ _d ) can be calculated based on V), the side slip angle (β), the side deviation (d _s ), and/or the relative path angle (ΔΨ). In addition, the yaw rate processing unit 25 receives the measured yaw rate γ from the yaw rate sensor 15, and based on the target yaw rate γ _d and the measured yaw rate γ, the yaw rate error e _γ ) can also be calculated.

요 레이트 처리부(25)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 목표 요 레이트(γ_d)를 연산하는 목표 요 레이트 연산부(25a)와, 요 레이트 오차(e_γ)를 연산하는 요 레이트 오차 연산부(25b)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4, the yaw rate processing unit 25 includes a target yaw rate calculating unit 25a for calculating a target yaw rate γ _d and a yaw rate error calculating unit for calculating a yaw rate error e _γ ( 25b).

목표 요 레이트(γ_d)는, 차량(1)이 제어 명령 생성부(28)에서 생성된 제어 명령에 따라 제어되는 경우에 있어서 원하는 요 레이트를 의미한다. 요 레이트 오차(e_γ)는, 목표 요 레이트(γ_d)와 측정된 요 레이트(γ) 사이의 차이(e_γ)를 의미한다.The target yaw rate (γ _d ) means a desired yaw rate when the vehicle 1 is controlled according to a control command generated by the control command generation unit 28. The yaw rate error (e _γ ) means the difference (e _γ ) between the target yaw rate (γ _d ) and the measured yaw rate (γ).

목표 요 레이트 연산부(25a)는, 차량의 속도(V), 사이드 슬립 각(β), 상대 경로 각(ΔΨ) 및 측면 어긋남(d_s)을 기초로 목표 요 레이트(γ_d)를 연산할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 목표 요 레이트 연산부(25a)는 하기의 수학식 1을 기초로 목표 요 레이트를 연산할 수 있다.The target yaw rate calculation unit 25a can calculate a target yaw rate (γ _d ) based on the vehicle's speed (V), side slip angle (β), relative path angle (ΔΨ), and lateral deviation (d _s ). have. According to an embodiment, the target yaw rate calculator 25a may calculate the target yaw rate based on Equation 1 below.

여기서, γ_d는 목표 요 레이트이고, V는 설계자의 선택에 따라 정의되는 임의의 함수이다. β는 측정 또는 연산된 사이드 슬립 각이고, ΔΨ는 상대 경로 각이다. d_s는 측면 어긋남이고, K_d는 측면 어긋남을 보정하기 위한 게인(gain)이다. Here, γ _d is the target yaw rate, and V is an arbitrary function defined according to the designer's choice. β is the measured or calculated side slip angle, and ΔΨ is the relative path angle. d _s is the lateral displacement, and K _d is the gain for correcting the lateral displacement.

L_s는 자동차의 무게 중심과 각각의 값 측정의 기준이 되는 장치가 설치된 위치 사이의 거리를 의미한다. 여기서, 각각의 값 측정의 기준이 되는 장치는, 사이드 슬립 각(β) 상대 경로 각(ΔΨ), 측면 어긋남(d_s) 등의 연산에 필요한 데이터를 획득한 데이터 수집부의 일 장치, 예를 들어 위치 측정부(11)나 촬영 장치(14)를 의미한다. 다시 말해서 L_s는 자동차의 무게 중심과 각각의 값 측정의 기준이 되는 장치, 일례로 내비게이션 장치 사이의 거리를 의미한다.L _s is the distance between the vehicle's center of gravity and the location where the device, which is the basis for measuring each value, is installed. Here, the device that is the basis for measuring each value is a device of the data collection unit that has acquired data necessary for calculation such as side slip angle (β) relative path angle (ΔΨ), side displacement (d _s ), etc. It means the position measuring part 11 or the photographing apparatus 14. In other words, L _s denotes a distance between the center of gravity of a vehicle and a device that is a standard for measuring each value, for example a navigation device.

게인(K_d)이나 무게 중심과 각각의 값 측정의 기준이 되는 장치가 설치된 위치 사이의 거리(L_s)는, 사용자나 설계자에 의해 미리 정의된 것일 수도 있고, 차량 제어 장치(20)의 연산 및 추정 결과에 따라 획득된 것일 수도 있다.The distance (L _s ) between the gain (K _d ) or the center of gravity and the location where the device, which is the standard for measuring each value, is installed may be predefined by the user or designer, or the vehicle control device 20 is calculated. And it may be obtained according to the estimation result.

목표 요 레이트 연산부(25a)가 연산하여 획득한 목표 요 레이트(γ_d)는 요 레이트 오차 연산부(25b)로 전달될 수 있다.The target yaw rate γ _d obtained by calculating the target yaw rate calculating unit 25a may be transmitted to the yaw rate error calculating unit 25b.

목표 요 레이트 연산부(25a)는, 다음의 수학식 2를 이용하여 요 레이트 오차(e_γ)를 연산할 수 있다.The target yaw rate calculating unit 25a may calculate the yaw rate error e _γ using Equation 2 below.

여기서, γ는 요 레이트 센서(15) 등을 이용하여 실제로 측정된 요 레이트를 의미한다. 수학식 2에서 실측 요 레이트(γ) 및 목표 요 레이트(γ_d) 중 적어도 하나에는 소정의 가수 계수가 더 부가되는 것도 가능하다.Here, γ means a yaw rate actually measured using the yaw rate sensor 15 or the like. In Equation 2, a predetermined mantissa coefficient may be further added to at least one of the measured yaw rate (γ) and the target yaw rate (γ _d ).

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 요 레이트 오차 연산부(25b)에 의해 연산된 요 레이트 오차(e_γ)는, 조향각 처리부(26)로 전달될 수 있다. 또한, 요 레이트 오차 연산부(25b)에 의해 연산된 요 레이트 오차(e_γ)는 보상 함수 추정부(27) 및 제어 명령 생성부(28)로도 전달 가능하다.2 and 4, the yaw rate error e _γ calculated by the yaw rate error calculation unit 25b may be transmitted to the steering angle processing unit 26. In addition, the yaw rate error e _γ calculated by the yaw rate error calculation unit 25b can be transmitted to the compensation function estimating unit 27 and the control command generation unit 28.

조향각 처리부(26)는, 목표 요 레이트(γ_d)를 발생시키기 위한 목표 조향각(δ^d)을 획득할 수 있다.The steering angle processing unit 26 may acquire a target steering angle δ ^d for generating a target yaw rate γ _d .

조향각 처리부(26)는, 목표 요 레이트(γ_d)와 실측 요 레이트(γ) 사이의 차이(e_γ)를 이용하여, 목표 요 레이트(γ_d)에 대응하는 목표 조향각(δ^d)을 연산할 수 있다. 이 경우, 조향각 처리부(26)는, 목표 요 레이트(γ_d)와 실측 요 레이트(γ) 사이의 차이(e_γ)뿐만 아니라, 측면 어긋남(d_s) 및 추정 보상 함수(^f)를 더 이용하여 목표 요 레이트(γ_d)에 대응하는 목표 조향각(δ^d)을 연산하여 결정할 수 있다.The steering angle processing unit 26 calculates a target steering angle (δ ^d ) corresponding to the target yaw rate (γ _d ) by using the difference (e _γ ) between the target yaw rate (γ _d ) and the measured yaw rate (γ). can do. In this case, the steering angle processing unit 26 further adds not only the difference (e _γ ) between the target yaw rate (γ _d ) and the measured yaw rate (γ), but also the lateral deviation (d _s ) and the estimated compensation function (^f). It can be determined by calculating a target steering angle (δ ^d ) corresponding to the target yaw rate (γ _d ).

또한, 조향각 처리부(26)는, 보상 함수 추정부(27)에서 추정된 추정 보상 함수(^f)를 이용하여 목표 조향각(δ^d)을 획득할 수 있다. 보다 구체적으로, 조향각 처리부(26)는, 보상 함수 추정부(27)에서 제공되는 보상 함수(^f)를 이용하여, 측면 어긋남(d_s), 요 레이트 오차(e_γ) 및 조향각 오차(e_δ)가 최소가 될 수 있도록, 예를 들어, 측면 어긋남(d_s), 요 레이트 오차(e_γ) 및 조향각 오차(e_δ)가 영(0) 또는 이에 근사한 값이 될 수 있도록, 목표 조향각(δ^d)을 결정할 수 있다. In addition, the steering angle processing unit 26 may obtain the target steering angle δ ^d by using the estimated compensation function ^f estimated by the compensation function estimating unit 27. More specifically, the steering angle processing unit 26 uses the compensation function (^f) provided by the compensation function estimating unit 27, and the lateral deviation (d _s ), the yaw rate error (e _γ ), and the steering angle error (e _δ) so that can be a minimum, for example, the side displacement (d _s), the yaw rate error (e _γ) and the steer angle error (e _δ) so that can be zero (0) or its approximate value, the target steering angle (δ ^d ) can be determined.

일 실시예에 의하면, 조향각 처리부(26)는, 하기의 수학식 3을 이용하여 목표 조향각(δ^d)을 연산할 수 있다.According to an embodiment, the steering angle processing unit 26 may calculate the target steering angle δ ^d using Equation 3 below.

여기서, δ^d _f는 f라는 보상 함수를 이용한 경우에 연산되는 목표 조향각이다. ^f는 추정 보상 함수로, 보상 함수 추정부(27)에서 전달되는 함수이다. L_s는 자동차의 무게 중심과 기준이 되는 장치가 설치된 위치 사이의 거리이고, d_s는 측면 어긋남이고, e_γ는 요 레이트 처리부(25)에서 전달되는 요 레이트 오차다. sgn(e_γ)은 부호 함수로, 요 레이트 오차(e_γ)의 부호에 따라서 1 또는 -1의 값을 출력한다. sgn(e_γ)은 요 레이트 오차(e_γ)가 0인 경우 0을 출력할 수 있다. K_d는 측면 어긋남을 보정하기 위한 게인으로 0보다 크게 정의된다. Here, δ ^d _f is a target steering angle calculated when the compensation function f is used. ^f is an estimated compensation function, which is a function transferred from the compensation function estimator 27. L _s is the distance between the center of gravity of the vehicle and the position where the reference device is installed, d _s is the lateral displacement, and e _γ is the yaw rate error transmitted from the yaw rate processing unit 25. sgn(e _γ ) is a sign function and outputs a value of 1 or -1 depending on the sign of the yaw rate error (e _γ ). sgn(e _γ ) may output 0 when the yaw rate error (e _γ ) is 0. K _d is a gain for correcting lateral misalignment and is defined as greater than 0.

^b_δ는 후술하는 수학식 13에 의해 정의되는 b_δ의 추정값이다.^b _δ is an estimated value of b _δ defined by Equation 13 described later.

ρ는 스위칭 게인을 의미한다. 일 실시예에 따르면, 스위칭 게인(ρ)는, 하기의 수학식 4와 같이 주어질 수 있다. ρ means the switching gain. According to an embodiment, the switching gain ρ may be given as Equation 4 below.

여기서, ^K_f는 하기의 수학식 5와 같이 표현된 적응 법칙에 의해 갱신될 수 있다.Here, ^K _f may be updated by an adaptation law expressed as in Equation 5 below.

여기서, 함수 Γ는 사용자, 설계자 또는 차량 제어부(20)에 의해 임의적으로 정의된 함수이다. e_γ는 요 레이트 오차를 의미한다. 또한, 수학식 4 및 수학식 5에서 Φ는 스위칭 게인을 위해 마련된 함수를 의미한다.Here, the function Γ is a function arbitrarily defined by a user, a designer, or the vehicle control unit 20. e _γ means the yaw rate error. In addition, in Equations 4 and 5, Φ means a function prepared for switching gain.

조향각 처리부(26)는 상술한 수학식 4 및 수학식 5를 이용하여 스위칭 게인(ρ)을 연산 및 갱신하고, 이를 기초로 목표 조향각(δ^d)을 연산할 수 있다.The steering angle processing unit 26 may calculate and update the switching gain ρ using Equation 4 and Equation 5 described above, and calculate a target steering angle δ ^d based on this.

이하 b_δ및 b_δ의 추정 값인 ^b_δ에 대해 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, ^b _δ , which is the estimated value of b _δ and b _δ , will be described in more detail.

차량(1)의 횡 방향 운동 방정식과 도로 사이의 관계식은 다음의 수학식 6과 같이 주어질 수 있다.The relational equation between the lateral motion equation of the vehicle 1 and the road may be given as Equation 6 below.

여기서, β는 사이드 슬립 각이고, γ는 요 레이트이고, ΔΨ는 상대 경로 각이고, d_s는 측면 어긋남이다. δ_f는 조향각이고, ρ_ref는 곡률이다. ρ_ref는 촬영 장치(14) 등을 이용하여 연산된 것일 수도 있고, 또는 사용자, 설계자 또는 차량 제어부(20)에 의해 미리 정의된 것일 수도 있다. 행렬 내의 V는 차량(1)의 주행 속도이고, L_s는 차량(1)의 무게 중심의 위치와, 측정의 기준이 되는 장치가 설치된 위치 사이의 거리를 의미한다. `β는 사이드 슬립 각의 변화량이고, `γ는 요 레이트의 변화량이다. `ΔΨ는 상대 경로 각의 변화량이고, `d_s는 측면 어긋남의 변화량이다.Where β is the side slip angle, γ is the yaw rate, ΔΨ is the relative path angle, and d _s is the lateral displacement. δ _f is the steering angle and ρ _ref is the curvature. ρ _ref may be calculated using the photographing device 14 or the like, or may be predefined by a user, a designer, or the vehicle controller 20. V in the matrix is the driving speed of the vehicle 1, and L _s is the distance between the position of the center of gravity of the vehicle 1 and the position where the device, which is a measurement reference, is installed. `β is the amount of change in side slip angle, and `γ is the amount of change in yaw rate. `ΔΨ is the amount of change in the relative path angle, and `d _s is the amount of change in the lateral deviation.

이 경우, 행렬 내의, a₁₁, a₁₂, a₂₁, a₂₂, b₁₁ 및 b₂₁은, 예를 들어, 다음의 수학식 7 내지 수학식 12로 정의될 수 있다.In this case, in the matrix, a ₁₁ , a ₁₂ , a ₂₁ , a ₂₂ , b ₁₁ and b ₂₁ may be defined by, for example, Equations 7 to 12 below.

상술한 수학식 7 내지 수학식 12에서, c_f는 차량(1)의 전방 차륜(3a)의 코너링 강성을 의미하고, c_r은 차량(1)의 후방 차륜(3b)의 코너링 강성을 의미한다. m은 추정 또는 미리 정의된 차량(1)의 전체적인 질량을 의미한다. V는 상술한 바와 같이 차량의 속도를 의미한다. L_r은 차량(1)의 무게 중심에서 후방 차륜(3b)까지의 거리를 의미하고, L_f는 차량(1)의 무게 중심에서 전방 차륜(3a)까지의 거리를 의미한다. I_zz는 차량(1)의 요 모멘트 관성을 의미한다.In the above-described Equations 7 to 12, c _f denotes the cornering stiffness of the front wheel 3a of the vehicle 1, and c _r denotes the cornering stiffness of the rear wheel 3b of the vehicle 1 . m means the estimated or predefined overall mass of the vehicle 1. V means the speed of the vehicle as described above. L _r means the distance from the center of gravity of the vehicle 1 to the rear wheels 3b, and L _f means the distance from the center of gravity of the vehicle 1 to the front wheels 3a. I _zz means the yaw moment inertia of the vehicle (1).

수학식 6 내지 수학식 12와 같이 차량(1)과 도로 사이의 관계가 주어지는 경우, 상술한 b_δ는 다음의 수학식 13과 같이 정의될 수 있다.When the relationship between the vehicle 1 and the road is given as in Equations 6 to 12, the above-described b _δ may be defined as in Equation 13 below.

b₂₁ 및 b₁₁은 상술한 수학식 10 및 수학식 11에서 정의된 바와 동일하다.b ₂₁ and b ₁₁ are the same as defined in Equations 10 and ₁₁ described above.

수학식 13에 기재된 바와 같이 b_δ가 정의된 경우, 수학식 3의 ^b_δ는, 예를 들어, 하기의 수학식 14와 같이 정의 가능하다.When b _δ is defined as described in Equation 13, ^b _δ in Equation 3 can be defined as, for example, Equation 14 below.

여기서, δ^d는 목표 조향각이고, e_δ는 조향각(δ) 및 목표 조향각(δ^d) 사이의 오차인 조향각 오차를 의미한다. 수학식 14에서, ε_δ는 0보다 큰 가중치 상수이다.Here, δ ^d denotes a target steering angle, and e _δ denotes a steering angle error that is an error between the steering angle δ and the target steering angle δ ^d . In Equation 14, ε _δ is a weight constant greater than 0.

수학식 14는, 하기의 수학식 15로 표현될 수도 있다.Equation 14 may be expressed by Equation 15 below.

수학식 3 내지 수학식 5, 수학식 14 및 수학식 15에 기재된 바와 같이, 조향각 처리부(26)는 추정 보상 함수(^f), 자동차의 무게 중심과 기준이 되는 장치가 설치된 위치 사이의 거리(L_s), 측면 어긋남(d_s), 요 레이트 오차(e_γ), 조향각 오차(e_δ), 게인(K_d), 소정의 가중치(ε_δ 등) 소정의 함수(Φ 등) 등을 이용하여 목표 조향각(δ^d)을 연산할 수 있다.As described in Equation 3 to Equation 5, Equation 14, and Equation 15, the steering angle processing unit 26 includes an estimated compensation function (^f), a distance between the center of gravity of the vehicle and the position where the reference device is installed ( L _s ), lateral deviation (d _s ), yaw rate error (e _γ ), steering angle error (e _δ ), gain (K _d ), predetermined weight (ε _δ, etc.) and predetermined function (Φ, etc.) Thus, the target steering angle (δ ^d ) can be calculated.

조향각 처리부(26)에 의해 연산된 목표 조향각(δ^d _f)은, 제어 명령 생성부(28)로 전달될 수 있다.The target steering angle δ ^d _f calculated by the steering angle processing unit 26 may be transmitted to the control command generation unit 28.

일 실시예에 의하면, 조향각 처리부(26)는, 실제로 측정된 조향각(δ_f)에 대한 정보를 수신하고, 실측 조향각(δ_f) 및 목표 조향각(δ^d _f)을 기초로 조향각 오차(e_δ)를 연산할 수도 있다. 이 경우, 조향각 오차(e_δ)는 후술하는 수학식 28을 이용하여 연산 가능하다. 연산된 조향각 오차(e_δ)는 필요에 따라서 제어 명령 생성부(28) 및/또는 추정 성능 보상부(29)로 전기적 신호의 형태로 전달될 수 있다.According to an embodiment, the steering angle processing unit 26 receives information on the actually measured steering angle (δ _f ), and based on the measured steering angle (δ _f ) and the target steering angle (δ ^d _f ), the steering angle error (e _δ ) Can also be calculated. In this case, the steering angle error e _δ can be calculated using Equation 28 to be described later. The calculated steering angle error e _δ may be transmitted to the control command generation unit 28 and/or the estimated performance compensation unit 29 in the form of an electric signal as necessary.

또한, 조향각 처리부(26)는, 필요에 따라 목표 조향각(δ^d _f)에 대한 도함수, 즉 목표 조향각(δ^d _f)의 변화량(`δ^d _f)을 더 연산할 수 있으며, 연산된 목표 조향각(δ^d _f)의 변화량(`δ^d _f)도 제어 명령 생성부(28)로 전달될 수 있다.In addition, the steering angle processing unit 26 may further calculate a derivative of the target steering angle (δ ^d _f ), that is, the amount of change (`δ ^d _f ) of the target steering angle (δ ^d _f ), if necessary, and the calculated target steering angle It may also be passed to the control command generating section (28) change amount ( ^`d δ _f) of the (δ _f ^d).

일 실시예에 의하면, 1차 폐쇄 루프 시스템으로 모델링된 액츄에이터 역학 방정식(Actuator dynamics modeled as 1^st-order closed loop system)에 의하면, 조향각(δ_f)의 변화량(`δ_f)은 다음의 수학식 16을 이용해서 획득될 수 있다.According to an embodiment, according to the actuator dynamics modeled as 1 ^st- order closed loop system, the amount of change in the steering angle (δ _f ) (`δ _f ) is the following equation: Can be obtained by using 16.

δ_f는 실측 조향각이고, δ_f ^cmd는 제어 명령 생성부(28)에서 생성되고 조향 액추에이터(31)에 전달되는 제어 조향각을 의미한다. 수학식 16에서 이용되는 제어 조향각(δ_f ^cmd)은, 미리 정의된 것일 수도 있고, 또는 목표 조향각(δ^d _f)의 연산 전에 제어 명령 생성부(28)에서 생성한 제어 조향각일 수도 있다. δ _f is an actual measured steering angle, and δ _f ^cmd denotes a control steering angle generated by the control command generator 28 and transmitted to the steering actuator 31. The control steering angle (δ _f ^cmd ) used in Equation 16 may be predefined, or may be a control steering angle generated by the control command generator 28 before calculating the target steering angle (δ ^d _f ).

Ca 및 Cb는, 목표 조향각(δ^d _f)의 변화량(`δ^d _f)의 연산을 위해 실측 조향 각(δ_f) 및 제어 조향각(δ_f ^cmd) 각각에 부가되는 값이다. Ca 및 Cb에 대해선 후술한다.Ca and Cb are values added to each of the measured steering angle (δ _f ) and the control steering angle (δ _f ^cmd ) in order to calculate the change amount (`δ ^d _f ) of the target steering angle (δ ^d _f ). Ca and Cb will be described later.

제어 명령 생성부(28)는, 목표 조향각(δ^d _f)과, 실제로 측정된 조향각(δ_f) 사이의 오차, 즉 조향각 오차(e_δ)가 발생하지 않도록, 목표 조향각(δ^d _f)과, 실측 조향각(δ_f)이 일치할 수 있도록 제어 명령을 생성할 수 있다. 제어 명령 생성부(28)에 의해 생성되는 제어 명령은, 제어 조향각(δ_f ^cmd)을 포함할 수 있다.Control command generating section 28, the target steering angle (δ ^d _f), and the actually measured steering angle error between (δ _f), that is not the steering angle error (e _δ) occurs, the target steering angle (δ ^d _f) and , It is possible to generate a control command so that the measured steering angle (δ _f ) can be matched. The control command generated by the control command generation unit 28 may include a control steering angle (δ _f ^cmd ).

일 실시예에 의하면, 제어 명령 생성부(28)는, 요 레이트 오차(e_γ)와, 목표 조향각(δ^d _f)과, 목표 조향각(δ^d _f)의 변화량(`δ^d _f)을 이용하여 제어 조향각(δ_f ^cmd)을 연산하여 획득하고, 획득한 제어 조향각(δ_f ^cmd)을 기초로 제어 명령을 생성할 수 있다. According to an embodiment, the control command generation unit 28 uses a yaw rate error (e _γ ), a target steering angle (δ ^d _f ), and a change amount (`δ ^d _f ) of the target steering angle (δ ^d _f ). Accordingly, the control steering angle (δ _f ^cmd ) is calculated and obtained, and a control command may be generated based on the obtained control steering angle (δ _f ^cmd ).

조향 액추에이터(31)는, 제어 조향각(δ_f ^cmd)에 따라 제어되어, 차륜(3)이 제2 회전 축을 기준으로 소정의 각도로 소정의 방향으로 회전하도록 할 수 있다. 이에 따라, 차량(1)은 조향각(δ_f)이 목표 조향각(δ^d _f)에 일치하도록 동작하게 된다.The steering actuator 31 is controlled according to the control steering angle δ _f ^cmd , so that the wheel 3 rotates in a predetermined direction at a predetermined angle with respect to the second rotation axis. Accordingly, the vehicle 1 operates so that the steering angle δ _f coincides with the target steering angle δ ^d _f .

또한, 제어 명령 생성부(28)는, 조향 액추에이터(31)의 응답 특성이 저하된 경우, 실시간으로 추정 성능 보상부(29)에서 전달된 소정의 값들을 이용하여 목표 조향각(δ^d _f) 또는 제어 조향각(δ_f ^cmd)을 보상할 수도 있다. 여기서, 소정의 값은 조향 액추에이터(31)을 제어하기 위한 모델의 계수들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 후술하는 ^Ca 및 ^Cb를 포함할 수 있다.In addition, when the response characteristic of the steering actuator 31 is deteriorated, the control command generation unit 28 uses the predetermined values transmitted from the estimated performance compensating unit 29 in real time to the target steering angle (δ ^d _f ) or It is also possible to compensate for the control steering angle (δ _f ^cmd ). Here, the predetermined value may include coefficients of a model for controlling the steering actuator 31, and may include, for example, ^Ca and ^Cb to be described later.

일 실시예에 의하면, 제어 명령 생성부(28)는, 하기의 수학식 17을 이용하여 제어 조향각(δ_f ^cmd)을 연산하여 획득할 수 있다.According to an embodiment, the control command generation unit 28 may calculate and obtain a control steering angle (δ _f ^cmd ) using Equation 17 below.

여기서, δ_f ^d는 목표 조향각이고, δ_f ^cmd는 제어 명령 생성부(28)에서 생성되고 조향 액추에이터(31)에 전달되는 제어 조향각을 의미한다. `δ^d _f는 목표 조향각(δ_f ^d)의 변화량을 의미한다. ^b_δ는 수학식 12에 의해 주어질 수 있다. ^Ca 및 ^Cb는, Ca 및 Cb의 추정 값을 의미한다.Here, δ _f ^d denotes a target steering angle, and δ _f ^cmd denotes a control steering angle generated by the control command generation unit 28 and transmitted to the steering actuator 31. `δ ^d _f means the amount of change in the target steering angle (δ _f ^d ). ^b _δ can be given by Equation 12. ^Ca and ^Cb mean estimated values of Ca and Cb.

추정 성능 보상부(29)는, 제어 명령 생성부(28)가 목표 조향각(δ^d _f)을 보다 적절하게 보상할 수 있도록 필요한 값들을 추정 및 연산한다. The estimated performance compensating unit 29 estimates and calculates necessary values so that the control command generation unit 28 can more appropriately compensate the target steering angle δ ^d _f .

일 실시예에 따르면, 추정 성능 보상부(29)는, 수학식 16의 Ca 및 Cb에 대한 추정값인 ^Ca 및 ^Cb를 연산하고, 연산 결과를 제어 명령 생성부(28)에 전달할 수 있다. 이 경우, 추정 성능 보상부(29)는 목표 조향각(δ^d _f) 또는 현재 조향 액추에이터(31)에 인가된 제어 조향각(δ_f ^cmd)을 이용하여, ^Ca 또는 ^Cb를 연산할 수도 있다.According to an embodiment, the estimated performance compensating unit 29 may calculate ^Ca and ^Cb, which are estimated values for Ca and Cb in Equation 16, and transmit the calculation result to the control command generator 28. In this case, the estimated performance compensation unit 29 may calculate ^Ca or ^Cb using the target steering angle δ ^d _f or the control steering angle δ _f ^cmd currently applied to the steering actuator 31.

구체적으로 예를 들어, 추정 성능 보상부(29)는, 하기의 수학식 18 및 수학식 19를 이용하여 ^Ca 및 ^Cb를 각각 획득할 수 있다.Specifically, for example, the estimation performance compensation unit 29 may obtain ^Ca and ^Cb, respectively, using Equations 18 and 19 below.

수학식 18 및 수학식 19에서, e_δ는 조향각 오차이고, ε_a 및 ε_b는 0보다 큰 가중치 상수이다.In Equations 18 and 19, e _δ is a steering angle error, and ε _a and ε _b are weighting constants greater than zero.

추정 성능 보상부(29)로부터 ^Ca 및 ^Cb가 전달되면, 이에 응하여, 제어 명령 생성부(28)는, 추정 성능 보상부(29)로부터 전달된 ^Ca 및 ^Cb를 이용하여 목표 조향각(δ^d _f)을 보상한다.When ^Ca and ^Cb are transmitted from the estimated performance compensating unit 29, in response, the control command generation unit 28 uses the ^Ca and ^Cb transmitted from the estimated performance compensating unit 29 to use the target steering angle ( Compensate for δ ^d _f ).

보상 함수 추정부(27)는, 보상 함수를 획득 및/또는 갱신하고, 획득 및/또는 갱신된 보상 함수(^f)를 조향각 처리부(26)로 전달할 수 있다.The compensation function estimating unit 27 may acquire and/or update the compensation function, and may transmit the acquired and/or updated compensation function ^f to the steering angle processing unit 26.

일 실시예에 의하면, 보상 함수 추정부(27)는, 신경망(Neural Networks)을 이용하여 보상 함수를 획득할 수 있다.According to an embodiment, the compensation function estimator 27 may acquire a compensation function using neural networks.

신경망은, 입력 값과 출력 값에 따라서, 학습 가능한 알고리즘을 포함할 수 있다.The neural network may include an algorithm capable of learning according to an input value and an output value.

일 실시예에 의하면, 신경망은 심층 신경망(DNN, Deep Neural Network), 콘볼루션 신경망(CNN, Convolutional Neural Network), 순환 신경망(RNN, Recurrent Neural Network), 심층 신뢰 신경망(DBN, Deep Belief Network) 및 심층 Q-네트워크(Deep Q-Networks) 중 적어도 하나를 이용하여 구현된 알고리즘을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the neural network is a deep neural network (DNN), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a deep trust neural network (DBN), and It may include an algorithm implemented using at least one of Deep Q-Networks.

이하 보상 함수 추정부(27)에 의해 추정 보상 함수 ^f를 획득하는 일례에 대해 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, an example of obtaining the estimated compensation function ^f by the compensation function estimating unit 27 will be described in more detail.

수학식 2에 기재된 바와 같이, 요 레이트 오차(e_γ)가 연산되는 경우, 측면 어긋남(d_s)-서브 시스템의 폐 루프 운동 방정식은, 상술한 수학식 1과 수학식 2를 이용하여 연산될 수 있다. 이 경우, 측면 어긋남-서브 시스템의 폐 루프 운동 방정식은, 하기의 수학식 20과 같이 주어질 수 있다.As described in Equation 2, when the yaw rate error (e _γ ) is calculated, the lateral deviation (d _s )-the closed loop motion equation of the sub system will be calculated using Equations 1 and 2 described above. I can. In this case, the closed loop motion equation of the lateral displacement-sub system may be given as Equation 20 below.

여기서, `d_s는 측면 어긋남(d_s)의 변화량을 의미하며, 측면 어긋남(d_s)의 변화량의 함수일 수 있다. d_s는 측면 어긋남이고, K_d는 측면 어긋남을 보정하기 위한 게인이며, L_s는 자동차의 무게 중심과 각각의 값 측정의 기준이 되는 장치가 설치된 위치 사이의 거리를 의미한다. K_d는 0보다 크게 정의된다.Here, `d _s indicates the amount of change in terms of displacement (d _s), and may be a function of the amount of change in terms of displacement (d _s). d _s is the lateral misalignment, K _d is the gain for correcting the lateral misalignment, and L _s is the distance between the center of gravity of the vehicle and the location where the device, which is the standard for measuring each value, is installed. K _d is defined to be greater than zero.

또한, 수학식 2에 기재된 목표 요 레이트(γ_d)와 측정된 요 레이트(γ) 사이의 오차(e_γ)를 시간에 대해 미분하고, 요 레이트 오차(e_γ)의 미분에 의해 획득된 수학식에 수학식 6을 대입하면, 다음의 수학식 21과 같은 요 레이트-서브 시스템에 대한 오차 운동 방정식을 획득할 수 있다.In addition, the error (e _γ ) between the target yaw rate (γ _d ) and the measured yaw rate (γ) described in Equation 2 is differentiated with respect to time, and the math obtained by the differentiation of the yaw rate error (e _γ ) Substituting Equation 6 into Equation, an error motion equation for the yaw rate-sub system as shown in Equation 21 can be obtained.

여기서, `e_γ는 요 레이트 오차(e_γ)의 변화량이다. 또한, 상술한 바와 같이, β는 사이드 슬립 각이고, γ는 요 레이트이고, ΔΨ는 상대 경로 각이고, ρ_ref는 곡률이고, δ_f는 실측 조향각이다. b_δ는 상술한 수학식 12로 정의된 것일 수 있다.Here, `e _γ is the amount of change in the yaw rate error (e _γ ). Further, as described above, β is the side slip angle, γ is the yaw rate, ΔΨ is the relative path angle, ρ _ref is the curvature, and δ _f is the actual steering angle. b _δ may be defined by Equation 12 described above.

f는, 사이드 슬립 각(β)과, 요 레이트(γ)와, 상대 경로 각(ΔΨ)과, 곡률(ρ_ref)과, 조향각(δ_f)을 독립 변수로 하는 보상 함수일 수 있으며, 예를 들어, 하기의 수학식 22와 같이 정의될 수 있다.f may be a compensation function in which the side slip angle (β), yaw rate (γ), relative path angle (ΔΨ), curvature (ρ _ref ), and steering angle (δ _f ) are independent variables. For example, it may be defined as in Equation 22 below.

사이드 슬립 각(β)과, 요 레이트(γ)와, 상대 경로 각(ΔΨ)과, 곡률(ρ_ref)과, 조향각(δ_f) 각각의 계수 Cβ, Cγ, CΨ 및 Cρ는, 사용자, 설계자 또는 차량 제어부(20)에 의해 정의 가능하다. 각각의 계수 Cβ, Cγ, CΨ 및 Cρ는, 예를 들어, 순차적으로 다음의 수학식 23 내지 수학식 27로 정의될 수 있다.Side slip angle (β), yaw rate (γ), relative path angle (ΔΨ), curvature (ρ _ref ), and steering angle (δ _f ), respectively, the coefficients Cβ, Cγ, CΨ and Cρ, users, designers Alternatively, it can be defined by the vehicle control unit 20. Each of the coefficients Cβ, Cγ, CΨ and Cρ may be sequentially defined by the following Equations 23 to 27, for example.

수학식 23 내지 수학식 27에서 V는 차량의 속도를 의미하고, K_d는 측면 어긋남을 보정하기 위한 게인을 의미하고, L_s는 자동차의 무게 중심과 각각의 값 측정의 기준이 되는 장치가 설치된 위치 사이의 거리를 의미한다. a₁₁, a₂₁, a₁₂ 및 a₂₂는 각각 상술한 수학식 7 내지 수학식 10에서 정의된 바와 동일하게 정의될 수 있다.In Equations 23 to 27, V denotes the speed of the vehicle, K _d denotes a gain for correcting lateral misalignment, and L _s denotes the center of gravity of the vehicle and a device that is a reference for measuring each value is installed. It means the distance between locations. a ₁₁ , a ₂₁ , a ₁₂ and a ₂₂ may be defined in the same manner as defined in Equations 7 to 10, respectively.

실측 조향각(δ) 및 목표 조향각(δ^d) 사이의 조향각 오차(e_δ)는 다음의 수학식 28과 같이 주어질 수 있다. The steering angle error (e _δ ) between the measured steering angle (δ) and the target steering angle (δ ^d ) may be given by Equation 28 below.

수학식 28에서 실측 조향각(δ_f) 및 목표 조향각(δ^d _f)는 수학식 22에서 정의된 보상 함수 f 하에서의 실측 조향각(δ) 및 목표 조향각(δ^d)를 의미한다.In Equation 28, the measured steering angle δ _f and the target steering angle δ ^d _f mean the measured steering angle δ and the target steering angle δ ^d under the compensation function f defined in Equation 22.

수학식 28을 통해 정의되는 조향각 오차(e_δ)를 이용하면, 상술한 요 레이트 오차(e_γ)에 대한 수학식 21은 다음의 수학식 29로 다시 표현될 수 있다.If the steering angle error e _δ defined through Equation 28 is used, Equation 21 for the above-described yaw rate error e _γ may be expressed as Equation 29 below.

수학식 29에서 f는 보상 함수를 의미하고, b_δ는 수학식 15에서 정의된 값을 의미한다.In Equation 29, f denotes a compensation function, and b _δ denotes a value defined in Equation 15.

수학식 29에, 목표 조향각(δ^d _f)의 연산에 이용되는 수학식 3을 대입하면, 하기의 수학식 30과 같은 요 레이트 오차(e_γ)에 대한 폐루프 운동 방정식을 획득할 수 있다.If Equation 3 is substituted for the target steering angle (δ ^d _f ) in Equation 29, a closed loop motion equation for the yaw rate error (e _γ ) as shown in Equation 30 below can be obtained.

여기서, f^*은 보상 함수 f에 대한 근사 함수이고, ^f는 보상 함수 f에 대한 추정 보상 함수이다.Here, f ^* is an approximation function for the compensation function f, and ^f is an estimated compensation function for the compensation function f.

한편, 수학식 28로 주어지는 실제 측정된 조향각(δ_f)의 변화량(`δ_f) 및 목표 조향각(δ^d _f)의 변화량(`δ^d _f)의 차이에 수학식 17과 같이 주어지는 목표 조향각(δ^d _f)의 변화량(`δ^d _f)을 대입하면, 조향각 오차(e_δ)의 폐루프 운동 방정식은, 다음의 수학식 31과 같이 주어질 수 있다.On the other hand, change amount ( `δ _f), and the target steering angle change amount given target steering angle as shown in Equation 17, the difference (` δ ^d _f) of the (δ ^d _f) of the actual measurement, given by equation (28) the steering angle (δ _f) ( substituting the amount of change ( ^`d δ _f) of ^d δ _f), closed-loop equation of motion of the steering angle error _(δ e), it can be given as shown in equation 31.

`e_δ는 조향각 오차(e_δ)의 변화량을 의미한다. 수학식 28에 기재된 바를 참조하면, 조향각 오차(e_δ)의 변화량(`e_δ)은, 실제 측정된 조향각(δ_f)의 변화량(`δ_f) 및 목표 조향각(δ^d _f)의 변화량(`δ^d _f)의 차이로 정의될 수 있다.`e _δ means the amount of change in the steering angle error (e _δ ). Referring to Equation 28, the amount of change (`e _δ ) of the steering angle error (e _δ ) is the amount of change (`δ _f ) of the actually measured steering angle (δ _f ) and the target steering angle (δ ^d _f ) ( It can be defined as the difference between `δ ^d _f ).

이용하여 제어 조향각(δ_f ^cmd)에 대한 수학식 17을 수학식 31에 적용하면, 다음의 수학식 32와 같은 조향각 오차(e_δ)에 대한 폐루프 운동 방정식이 획득될 수 있다.When Equation 17 for the control steering angle δ _f ^cmd is applied to Equation 31, a closed loop motion equation for the steering angle error e _{δ as} shown in Equation 32 below may be obtained.

이와 같은 방법으로 통해, 측면 어긋남-서브 시스템에 대한 폐 루프 운동 방정식은 수학식 20으로 주어지고, 요 레이트 오차(e_γ)에 대한 운동 방정식은 수학식 30으로 주어지며, 조향각 오차(e_δ)에 대한 폐루프 운동 방정식은 수학식 32로 주어질 수 있다. Through this method, the closed loop motion equation for the lateral displacement-sub system is given by Equation 20, the motion equation for the yaw rate error (e _γ ) is given by Equation 30, and the steering angle error (e _δ ) The closed loop motion equation for can be given by Equation 32.

보상 함수 추정부(27)는, 이와 같이 연산된 측면 어긋남-서브 시스템에 대한 폐 루프 운동 방정식과, 요 레이트 오차(e_γ)에 대한 운동 방정식과, 조향각 오차(e_δ)에 대한 폐루프 운동 방정식을 이용하여, 측면 어긋남(d_s)와, 요 레이트 오차(e_γ)와, 조향각 오차(e_δ)가 최소가 될 수 있도록 추정 보상 함수 ^f를 결정한다.The compensation function estimating unit 27 includes the calculated lateral displacement-closed loop motion equation for the sub-system, a motion equation for yaw rate error (e _γ ), and a closed loop motion for steering angle error (e _δ ). Using the equation, the estimated compensation function ^f is determined so that the lateral deviation (d _s ), the yaw rate error (e _γ ), and the steering angle error (e _δ ) can be minimized.

예를 들어, 보상 함수 추정부(27)는, 수학식 14에 기재된 것과 같이 제어 조향각(δ_f ^cmd)이, 점근적으로(asymptotically) 측면 어긋남(d_s)와, 요 레이트 오차(e_γ)와, 조향각 오차(e_δ)를 0으로 수렴할 수 있도록 추정 함수 ^f를 결정할 수 있다.For example, the compensation function estimating unit 27 has a control steering angle (δ _f ^cmd ) as shown in Equation 14, asymptotically lateral deviation (d _s ) and yaw rate error (e _γ ) Wow, the estimation function ^f can be determined so that the steering angle error e _δ can be converged to zero.

보상 함수 추정부(27)가 신경 망을 이용하여, 추정 보상 함수를 획득하는 경우, 보상 함수 추정부(27)는 입력 층, 은닉 층 및 출력 층을 포함하는 신경망 구조를 이용하여 임의의 연속 함수를 근사화할 수 있도록 마련된 것일 수 있다.When the compensation function estimating unit 27 obtains an estimated compensation function using a neural network, the compensation function estimating unit 27 uses a neural network structure including an input layer, a hidden layer, and an output layer. It may be prepared to approximate.

일 실시예에 따르면, 보상 함수 추정부(27)는, 하기의 수학식 33을 이용하여 필요한 연산을 수행하도록 설정된 것일 수 있다.According to an embodiment, the compensation function estimating unit 27 may be set to perform a necessary operation using Equation 33 below.

여기서, h(x)는 임의의 연속 함수이고, W는 하기의 수학식 34와 같이, 은닉 층과 출력 층 사이의 가중치 벡터(또는 행렬)를 의미한다.Here, h(x) is an arbitrary continuous function, and W denotes a weight vector (or matrix) between the hidden layer and the output layer, as shown in Equation 34 below.

가중치 행렬 W 내의 w₁ 내지 w_N1은, 은닉 층에서 출력되는 각각의 데이터에 가중되는 가중치이다.W ₁ to w _N1 in the weight matrix W are weights weighted to each data output from the hidden layer.

또한, V는, 하기의 수학식 35와 같이, 입력 층과 은닉 층 사이의 가중치 벡터(또는 행렬)를 의미한다.In addition, V means a weight vector (or matrix) between the input layer and the hidden layer, as shown in Equation 35 below.

가중치 행렬 V의 v₁ 내지 v_N1은, 입력 층을 통해 입력되는 값(x) 각각에 가중되는 가중치를 의미한다.V ₁ to v _N1 of the weight matrix V denote a weight weighted to each value (x) input through the input layer.

x는 하기의 수학식 36과 같이, 입력되는 값을 의미한다.x means an input value, as shown in Equation 36 below.

수학식 36의 x₁ 내지 x_N1은, 입력 값을 의미한다. 예를 들어, x는 데이터 수집부(10) 및/또는 복수의 획득부(21 내지 24) 중 적어도 하나에 의해 획득된 수치화된 각종 데이터를 포함할 수 있다.In Equation 36, x ₁ to x _N1 denote an input value. For example, x may include various digitized data acquired by at least one of the data collection unit 10 and/or the plurality of acquisition units 21 to 24.

시그마 함수 σ(·)는, 신경망의 활성화 함수로 하기의 수학식 37과 같이 벡터(또는 행렬)의 형태로 주어질 수 있다.The sigma function σ(·) is an activation function of the neural network and may be given in the form of a vector (or matrix) as shown in Equation 37 below.

이 경우, 수학식 37의 행렬 내의 각각의 시그마 함수 σ(·)는, 예를 들어, 하이퍼볼릭 사인 함수, 하이퍼볼릭 코사인 함수 또는 하이퍼볼릭 탄젠트 함수로 정의된 것일 수 있다.In this case, each sigma function σ(·) in the matrix of Equation 37 may be defined as, for example, a hyperbolic sine function, a hyperbolic cosine function, or a hyperbolic tangent function.

수학식 33에 기재된 바와 같이 주어진 임의의 연속 함수 h(x)는, 하기의 수학식 38과 같이, 임의의 원하는 정확도에 따라서 옹골 집합(compact set) 상에 근사화되어 표현될 수 있다.An arbitrary continuous function h(x) given as described in Equation 33 may be approximated and expressed on a compact set according to any desired accuracy, as in Equation 38 below.

다시 말해서, 임의의 연속 함수 h(x)에 대해서 임의의 상수 μ_oh에 대해 수학식 33을 만족하는 W^* 및 V^*가 존재할 수 있다. W^* 및 V^*는 각각 W 및 V에 근사한 함수이다.In other words, W ^* and V ^* satisfying Equation 33 for an arbitrary constant μ _oh for an arbitrary continuous function h(x) may exist. W ^* and V ^* are functions approximating W and V, respectively.

일 실시예에 의하면, 보상 함수 추정부(27)는, 보상 함수 ^f를 추정하기 위하여, 하기의 수학식 39를 이용할 수 있다. 수학식 39는 수학식 33을 보상 함수 ^f의 추정에 필요한 형태로 변형한 것이다.According to an embodiment, the compensation function estimating unit 27 may use Equation 39 below to estimate the compensation function ^f. Equation 39 is a transformation of Equation 33 into a form necessary for estimation of the compensation function ^f.

^W_f는 추정 보상 함수 ^f에 대한 출력 층과 은닉 층 사이의 추정된 가중치 벡터(또는 행렬)를 의미하고, ^V_f는 추정 보상 함수 ^f에 대한 입력 층과 은닉 층 사이의 추정된 가중치 벡터(또는 행렬)를 의미한다. x_f는, 보상 함수 추정부(27)에 입력되는 값으로, 구체적으로, 사이드 슬립 각(β)과, 요 레이트(γ)와, 상대 경로 각(ΔΨ)과, 곡률(ρ_ref)을 포함할 수 있다.^W _f means the estimated weight vector (or matrix) between the output layer and the hidden layer for the estimated compensation function ^f, and ^V _f is the estimated weight vector (or matrix) between the input layer and the hidden layer for the estimated compensation function ^f It means a weight vector (or matrix). x _f is a value input to the compensation function estimating unit 27, and specifically, includes a side slip angle (β), a yaw rate (γ), a relative path angle (ΔΨ), and a curvature (ρ _ref ). can do.

일 실시예에 따르면, 수학식 39와 같이 추정 보상 함수 ^f가 주어진 경우, 측면 어긋남(d_s)와, 요 레이트 오차(e_γ)와, 조향각 오차(e_δ)가 0으로 수렴하기 위해서 출력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^W_f)의 변화량(^`W_f)과, 입력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^V_f)의 변화량(^`V_f)은 각각 하기의 수학식 40 및 수학식 41과 같이 주어질 수 있다.According to an embodiment, when the estimated compensation function ^f is given as in Equation 39, the lateral deviation (d _s ), the yaw rate error (e _γ ), and the steering angle error (e _δ ) are output to converge to zero. The amount of change in the estimated weight vector (^W _f ) between the layer and the hidden layer (^`W _f ) and the estimated weight vector (^V _f ) between the input layer and the hidden layer (^`V _f ) are It can be given as Equation 40 and Equation 41 of.

여기서, 함수 Γ는 사용자, 설계자 또는 차량 제어부(20)에 의해 정의된 함수이다. 시그마 함수 σ(·)는 수학식 32를 통해 정의된 바와 동일하다. σ'(·)는 시그마 함수 σ(·)를 기반으로 정의되는 함수이다. x_f는 입력 값이고, e_γ는 요 레이트 오차를 의미한다.Here, the function Γ is a function defined by a user, a designer, or the vehicle control unit 20. The sigma function σ(·) is the same as defined through Equation 32. σ'(·) is a function defined based on the sigma function σ(·). x _f is the input value, and e _γ is the yaw rate error.

수학식 40에 기재된 바와 같이, 출력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^W_f)의 변화량(^`W_f)은, 입력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^V_f)와, 요 레이트 오차(e_γ)와, 보상 함수 추정부(27)에 입력되는 입력 값, 일례로 사이드 슬립 각(β)과, 요 레이트(γ)와, 상대 경로 각(ΔΨ)과, 곡률(ρ_ref)를 이용하여 구현될 수 있다.As described in Equation 40, the amount of change (^`W _f ) of the estimated weight vector (^W _f ) between the output layer and the hidden layer is an estimated weight vector (^V _f ) between the input layer and the hidden layer, The yaw rate error (e _γ ), the input value input to the compensation function estimator 27, for example, the side slip angle (β), the yaw rate (γ), the relative path angle (ΔΨ), and the curvature (ρ _ref ) can be used.

또한, 수학식 41에 기재된 바와 같이, 입력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^V_f)의 변화량(^`V_f)은, 보상 함수 추정부(27)에 입력되는 입력 값, 일례로 사이드 슬립 각(β)과, 요 레이트(γ)와, 상대 경로 각(ΔΨ)과, 곡률(ρ_ref)과, 요 레이트 오차(e_γ)와, 출력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^W_f)를 이용하여 구현될 수 있다.In addition, as described in Equation 41, the amount of change (^`V _f ) of the estimated weight vector (^V _f ) between the input layer and the hidden layer is an input value input to the compensation function estimation unit 27, as an example The side slip angle (β), the yaw rate (γ), the relative path angle (ΔΨ), the curvature (ρ _ref ), the yaw rate error (e _γ ), and the estimated weight vector between the output layer and the hidden layer ( It can be implemented using ^W _f ).

수학식 40에는 입력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^V_f)가 포함되어 있으므로 출력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^W_f)의 변화량(^`W_f)은, 입력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^V_f)가 연산 결과에 따라 변화하게 되고, 또한 반대로 수학식 41에도 출력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^W_f)가 포함되어 있으므로, 입력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^V_f)의 변화량(^`V_f)은 출력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^W_f)에 의해 변화하게 된다.Since Equation 40 includes the estimated weight vector (^V _f ) between the input layer and the hidden layer, the amount of change (^`W _f ) in the estimated weight vector (^W _f ) between the output layer and the hidden layer is the input layer Since the estimated weight vector (^V _f ) between the and hidden layer changes according to the operation result, and conversely, Equation 41 also includes the estimated weight vector (^W _f ) between the output layer and the hidden layer. The amount of change (^`V _f ) of the estimated weight vector (^V _f ) between the and hidden layer is changed by the estimated weight vector (^W _f ) between the output layer and the hidden layer.

따라서, 입력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^V_f)와, 출력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터(^W_f)는, 서로 적응적으로 연산될 수 있게 된다.Accordingly, the estimated weight vector (^V _f ) between the input layer and the hidden layer and the estimated weight vector (^W _f ) between the output layer and the hidden layer can be adaptively calculated with each other.

수학식 39, 수학식 40 및 수학식 41를 이용하여 보상 함수 추정부(27)에서 획득된 추정 보상 함수 ^f는 조향각 처리부(26)로 전달되고, 조향각 처리부(26)는, 추정 보상 함수 ^f를 이용하여, 목표 조향각(δ^d _ff)을 연산한다. 보다 구체적으로 조향각 처리부(26)는, 추정 보상 함수 ^f를 수학식 3에 적용하여 목표 조향각(δ^d _f)을 연산할 수 있다.The estimated compensation function ^f obtained by the compensation function estimating unit 27 using Equations 39, 40, and 41 is transferred to the steering angle processing unit 26, and the steering angle processing unit 26, the estimated compensation function ^ Using f, the target steering angle (δ ^d _ff ) is calculated. More specifically, the steering angle processing unit 26 may calculate the target steering angle δ ^d _f by applying the estimated compensation function ^f to Equation 3.

제어 명령 생성부(28)는, 목표 조향각(δ^d _f) 및 목표 조향각(δ^d _f)의 변화량(`δ^d _f)을 수학식 17에 적용하여 제어 조향각(δ_f ^cmd)을 연산할 수 있다.Control command generating section 28, the target steering angle (δ ^d _f) and the target steering angle (δ ^d _f) of variation ( `δ ^d _f) to be applied to equation (17) for calculating a control steering angle (δ _f ^cmd) have.

제어 명령 생성부(28)에 의해 획득된 제어 조향각(δ_f ^cmd)은 구동부(30)의 조향 액추에이터(31)로 전달되고, 조향 액추에이터(31)는 제어 조향각(δ_f ^cmd)에 대응하는 방향 및 각도로 차륜(3)을 제2 회전 축을 중심으로 회전시킨다.The control steering angle (δ _f ^cmd ) obtained by the control command generation unit 28 is transmitted to the steering actuator 31 of the driving unit 30, and the steering actuator 31 is a direction corresponding to the control steering angle (δ _f ^cmd ). And the wheel 3 is rotated about the second axis of rotation at an angle.

이에 따라, 차량(1)은 제어 조향각(δ_f ^cmd)에 대응하는 조향각(δ_f)으로 조향되고, 이에 따라 보다 적절하게 예정된 경로를 추종할 수 있게 된다.Accordingly, the vehicle 1 is steered at a steering angle δ _f corresponding to the control steering angle δ _f ^cmd , and thus, it is possible to more appropriately follow a predetermined path.

제어 명령 생성부(28)에 의해 획득된 제어 조향각(δ_f ^cmd)은, 조향각 처리부(26)로도 전달될 수도 있다. 조향각 처리부(26)는 전달받은 제어 조향각(δ_f ^cmd)을 이용하여 조향각(δ_f)의 변화량(`δ_f)을 획득할 수도 있다. 예를 들어, 조향각 처리부(26)는 수학식 16에 제어 조향각(δ_f ^cmd)을 적용하여 조향각(δ_f)의 변화량(`δ_f)을 획득하고, 획득한 조향각(δ_f)의 변화량(`δ_f)을 다시 제어 명령 생성부(28)로 전달할 수도 있다.The control steering angle δ _f ^cmd obtained by the control command generation unit 28 may also be transmitted to the steering angle processing unit 26. The steering angle processing unit 26 may obtain a change amount `δ _f of the steering angle δ _f by using the received control steering angle δ _f ^cmd . For example, the steering angle processing unit 26 obtains a change amount (`δ _f ) of the steering angle (δ _f ) by applying the control steering angle (δ _f ^cmd ) to Equation 16, and obtains a change amount of the obtained steering angle (δ _f ) ( `δ _f ) may be transferred back to the control command generation unit 28.

차량(1)이 동작하는 경우, 차량(1)의 동작과 관련된 각종 정보, 일례로 요 레이트(γ), 조향각(δ_f), 사이드 슬립 각(β), 상대 경로 각(ΔΨ), 차량(1)의 속도(V) 및/또는 측면 어긋남(d_s)은 계속해서 측정될 수 있다.When the vehicle 1 is operating, various information related to the operation of the vehicle 1, for example, yaw rate (γ), steering angle (δ _f ), side slip angle (β), relative path angle (ΔΨ), vehicle ( The velocity (V) and/or lateral deviation (d _s ) of 1) can be measured continuously.

요 레이트(γ)는 요 레이트 처리부(25)의 요 레이트 오차 연산부(25b)로 전달되어, 요 레이트 오차(e_γ)의 연산에 이용될 수 있다.The yaw rate γ is transmitted to the yaw rate error calculating unit 25b of the yaw rate processing unit 25, and may be used to calculate the yaw rate error e _γ .

또한, 사이드 슬립 각(β), 상대 경로 각(ΔΨ), 차량(1)의 속도(V) 및/또는 측면 어긋남(d_s)은, 요 레이트 처리부(25)의 목표 요 레이트 연산부(25a)로 전달되어, 목표 요 레이트(γ_d)의 연산에 이용될 수 있다.In addition, the side slip angle (β), the relative path angle (ΔΨ), the speed (V) of the vehicle 1 and/or the lateral deviation (d _s ) are determined by the target yaw rate calculation unit 25a of the yaw rate processing unit 25 And can be used to calculate the target yaw rate (γ _d ).

조향각(δ_f)은, 조향각 처리부(26)로 전달될 수 있으며, 조향각 처리부(26)는 전달 받은 조향각(δ_f)을 이용하여 목표 조향각(δ^d _f)을 연산할 수 있다.The steering angle δ _f may be transmitted to the steering angle processing unit 26, and the steering angle processing unit 26 may calculate a target steering angle δ ^d _f using the received steering angle δ _f .

또한, 차량(1)의 동작과 관련된 각종 정보, 일례로 요 레이트(γ), 조향각(δ_f), 사이드 슬립 각(β), 상대 경로 각(ΔΨ), 차량(1)의 속도(V) 및/또는 측면 어긋남(d_s)은, 계속해서 보상 함수 추정부(27)로 전달될 수 있으며, 보상 함수 추정부(27)는 전달 받은 정보를 이용하여, 추정 보상 함수 ^f를 지속적으로 획득 또는 갱신할 수도 있다.In addition, various information related to the operation of the vehicle 1, such as yaw rate (γ), steering angle (δ _f ), side slip angle (β), relative path angle (ΔΨ), speed of vehicle 1 (V) And/or the lateral deviation (d _s ) may be continuously transmitted to the compensation function estimating unit 27, and the compensation function estimating unit 27 continuously obtains the estimated compensation function ^f using the received information. Or you can update it.

이하 도 5를 참조하여, 차량의 제어 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of controlling a vehicle will be described with reference to FIG. 5.

도 5는 차량의 제어 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.5 is a flowchart of an embodiment of a vehicle control method.

도 5에 도시된 바에 따르면, 차량은 적어도 하나의 경로를 따라 주행할 수 있다(100). 이 경우, 적어도 하나의 경로는 미리 정의된 경로일 수 있다. 보다 구체적으로 적어도 하나의 경로는, 예를 들어, 도로 상에서 특정한 차로를 따라 차량이 직진 주행하는 것을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5, the vehicle may travel along at least one path (100). In this case, at least one path may be a predefined path. More specifically, the at least one path may include, for example, driving the vehicle straight along a specific lane on the road.

만약 차량이 자율 주행 자동차라거나, 또는 경로 추종 제어 동작을 수행하고 있는 경우라면, 차량은 경로 추종을 위해서 관련 정보를 수집할 수 있다(101).If the vehicle is an autonomous vehicle or is performing a path tracking control operation, the vehicle may collect related information for path tracking (101).

관련 정보는, 예를 들어, 차량의 위치, 차량의 주행 방향이나 주행 방향의 변화, 차량의 조향각, 요레이트, 사이드 슬립각, 측면 어긋남, 상대 경로각 및 경로의 곡률 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The related information may include, for example, at least one of a vehicle location, a change in a driving direction or a driving direction of the vehicle, a steering angle of the vehicle, a yaw rate, a side slip angle, a lateral deviation, a relative path angle, and a curvature of the path have.

관련 정보는, 위치 데이터 수집부나, 자이로 센서나, 속도 센서나, 촬영 장치나, 요 레이트 센서 등을 이용하여 수집 가능하다.The related information can be collected using a position data collection unit, a gyro sensor, a speed sensor, a photographing device, a yaw rate sensor, or the like.

차량은 목표 요 레이트를 연산할 수 있다(102). 구체적으로 차량은 차량의 실측 차속, 실측 사이드 슬립 각, 실측 측면 어긋남 및/또는 실측 상대 경로 각을 획득하고, 이들을 기초로 목표 요 레이트를 연산할 수 있다.The vehicle may calculate a target yaw rate (102). Specifically, the vehicle may acquire the measured vehicle speed, the measured side slip angle, the measured side shift, and/or the measured relative path angle of the vehicle, and calculate a target yaw rate based on these.

일 실시예에 의하면, 차량은, 상술한 수학식 1을 이용하여 목표 요 레이트를 연산할 수도 있다. 이 경우, 차량은 자동차의 무게 중심과 각각의 값 측정의 기준이 되는 장치가 설치된 위치 사이의 거리와, 측면 어긋남을 보정하기 위한 게인을 더 이용하여 목표 요 레이트를 연산할 수도 있다.According to an embodiment, the vehicle may calculate the target yaw rate using Equation 1 described above. In this case, the vehicle may calculate the target yaw rate by further using the distance between the center of gravity of the vehicle and the location where the device, which is a reference for measuring each value, and a gain for correcting the lateral deviation.

목표 요 레이트가 연산되면, 이에 응하여 차량은 목표 요 레이트와 실측 요 레이트의 차이를 연산하여, 요 레이트 오차를 획득할 수 있다(103).When the target yaw rate is calculated, the vehicle may obtain a yaw rate error by calculating a difference between the target yaw rate and the measured yaw rate in response thereto (103).

일 실시예에 의하면, 요 레이트 오차는 수학식 2를 이용하여 획득 가능하다.According to an embodiment, the yaw rate error can be obtained using Equation 2.

차량은, 요 레이트 오차가 획득되면, 요 레이트 오차, 측면 어긋남 및 추정 보상 함수를 이용하여, 목표 조향각을 획득할 수 있다(104).When a yaw rate error is obtained, the vehicle may obtain a target steering angle using a yaw rate error, a lateral deviation, and an estimated compensation function (104).

요 레이트 오차는, 상술한 단계 103에서 연산된 것이고, 측면 어긋남은 실제로 측정된 것일 수 있다.The yaw rate error is calculated in step 103, and the lateral deviation may be actually measured.

추정 보상 함수는, 신경망을 이용하여 획득한 것일 수 있다. 신경 망은 학습 가능한 알고리즘으로, 예를 들어, 심층 신경망, 콘볼루션 신경망, 순환 신경망 또는 심층 Q-네트워크 등을 이용하여 구현된 것일 수 있다.The estimated compensation function may be obtained using a neural network. The neural network is a learnable algorithm, and may be implemented using, for example, a deep neural network, a convolutional neural network, a recurrent neural network, or a deep Q-network.

신경망은 수학식 33 내지 수학식 37을 이용하여 구현된 것일 수 있으며, 이 경우 추정 보상 함수는, 사이드 슬립각, 요 레이트, 상대 경로각과, 곡률을 입력 값으로 하여 추정 및 획득될 수 있다.The neural network may be implemented using Equations 33 to 37, and in this case, the estimation compensation function may be estimated and obtained using a side slip angle, a yaw rate, a relative path angle, and a curvature as input values.

신경망의 출력 층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터와, 입력층과 은닉 층 사이의 추정 가중치 벡터는 수학식 40 및 수학식 41을 이용하여 연산 가능하며, 이 경우 신경망을 통해 획득되는 추정 보상 함수는 수학식 39와 같이 주어질 수 있다.The estimated weight vector between the output layer and the hidden layer of the neural network and the estimated weight vector between the input layer and the hidden layer can be calculated using Equations 40 and 41, and in this case, the estimated compensation function obtained through the neural network is It can be given as Equation 39.

차량은 목표 조향각을 획득하기 위하여, 상술한 수학식 3을 이용할 수도 있다. 이 경우, 각각의 변수 또는 계수는 상술한 바와 같이, 실측된 것이거나, 수학식 2, 수학식 4, 수학식 5, 수학식 13 내지 수학식 15를 이용하여 획득된 것일 수 있다.The vehicle may use Equation 3 described above to obtain a target steering angle. In this case, each variable or coefficient may be measured as described above, or may be obtained using Equations 2, 4, 5, and 13 to 15.

목표 조향각이 연산되면, 차량은 목표 조향각을 기초로 제어 조향각을 연산하여 산출 및 획득할 수 있다(105).When the target steering angle is calculated, the vehicle may calculate and obtain a control steering angle based on the target steering angle (105).

예를 들어, 차량은 수학식 17에 기재된 바와 같이, 목표 조향각, 현재의 제어 조향각, 목표 조향각의 변화량 및 각종 계수 또는 이의 추정값을 이용하여 연산 가능하다.For example, the vehicle can be calculated using a target steering angle, a current control steering angle, a change amount of the target steering angle, and various coefficients or estimated values thereof, as described in Equation 17.

일 실시예에 의하면, 차량은, 제어 조향각을 연산하기 위하여, 조향각의 변화량을 연산할 수도 있으며, 조향각의 변화량은, 예를 들어, 수학식 16에 기재된 바와 같이, 1차 폐쇄 루프 시스템으로 모델링된 액츄에이터 역학 방정식을 기반으로 연산되는 것일 수 있다.According to an embodiment, the vehicle may calculate a change amount of the steering angle in order to calculate the control steering angle, and the change amount of the steering angle is modeled as a first-order closed loop system, for example, as described in Equation 16. It may be calculated based on an actuator dynamics equation.

제어 조향각의 연산에 있어서, 일 실시예에 의하면, 조향 액추에이터의 응답 특성 저하에 응하여, 목표 조향각 또는 제어 조향각을 보상할 수도 있다. 목표 조향각 또는 제어 조향각의 보상은, 수학식 18과 같이 조향각 오차 및 목표 조향각을 이용하여 연산되거나, 또는 수학식 19와 같이 조향각 오차 및 현재의 제어 조향각을 이용하여 연산 가능하다. 조향각 오차는 수학식 28과 같이 정의 가능하다.In the calculation of the control steering angle, according to an embodiment, the target steering angle or the control steering angle may be compensated in response to a decrease in response characteristics of the steering actuator. Compensation of the target steering angle or the control steering angle may be calculated using the steering angle error and the target steering angle as in Equation 18, or may be calculated using the steering angle error and the current control steering angle as in Equation 19. The steering angle error can be defined as in Equation 28.

제어 조향각이 연산되어 산출되면, 제어 조향각에 대응하는 제어 신호가 생성되고, 생성된 제어 신호는 차량을 조향시킬 수 있는 장치, 예를 들어, 조향 액추에이터로 전달된다.When the control steering angle is calculated and calculated, a control signal corresponding to the control steering angle is generated, and the generated control signal is transmitted to a device capable of steering a vehicle, for example, a steering actuator.

조향 액추에이터는, 제어 신호를 통해 전달된 제어 조향각에 따라 구동하여, 차륜을 제2 회전축을 중심으로 제어 조향각에 대응하는 방향으로, 제어 조향각에 대응하는 각도로 회전시킬 수 있다(106).The steering actuator may be driven according to the control steering angle transmitted through the control signal, and rotate the wheel around the second rotation axis in a direction corresponding to the control steering angle and at an angle corresponding to the control steering angle (106).

제2 회전축을 중심으로 하는 차륜의 회전에 따라서 차량의 조향각은 제어 조향각과 동일하거나 또는 근사하게 변경될 수 있으며(107), 이에 따라 차량은 보다 적절하게 원하는 경로를 추종할 수 있게 된다.According to the rotation of the wheel about the second rotation axis, the steering angle of the vehicle may be changed to be the same as or approximately equal to the control steering angle (107), and accordingly, the vehicle may more appropriately follow the desired path.

상술한 단계 100 내지 108은, 계속해서 반복 수행될 수 있다(108).Steps 100 to 108 described above may be repeatedly performed (108).

상술한 단계 100 내지 108은, 차량이 주행 중인 경우에 계속해서 수행될 수도 있다.Steps 100 to 108 described above may be continuously performed when the vehicle is running.

또한, 상술한 단계 100 내지 108은 특정한 시점에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 상술한 단계 100 내지 108은 미리 정의된 주기마다 수행될 수도 있고, 차량 제어부 등에 의해 임의적으로 선택된 시점에 수행될 수도 있으며, 또한 사용자에 의해 선택된 시점에 수행될 수도 있다. 뿐만 아니라, 이외에도 설계자가 고려할 수 있는 다양한 시점 중 적어도 하나의 시점에서 상술한 단계 100 내지 108은 수행 가능하다.In addition, steps 100 to 108 described above may be performed at a specific point in time. For example, the above-described steps 100 to 108 may be performed at each predefined period, may be performed at a time point arbitrarily selected by a vehicle controller, or the like, or may be performed at a time point selected by a user. In addition, the above-described steps 100 to 108 may be performed at at least one of various viewpoints that may be considered by the designer.

상술한 실시예에 따른 차량의 제어 방법은, 다양한 컴퓨터 장치에 의해 구동될 수 있는 프로그램의 형태로 구현될 수 있다. 여기서 프로그램은, 프로그램 명령, 데이터 파일 및 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 프로그램은 기계어 코드나 고급 언어 코드를 이용하여 설계 및 제작된 것일 수 있다. 프로그램은 상술한 차량 충전 방법을 구현하기 위하여 특별히 설계된 것일 수도 있고, 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 기술자에게 기 공지되어 사용 가능한 각종 함수나 정의를 이용하여 구현된 것일 수도 있다.The vehicle control method according to the above-described embodiment may be implemented in the form of a program that can be driven by various computer devices. Here, the program may include a program command, a data file, a data structure, or the like alone or in combination. The program may be designed and manufactured using machine code or high-level language code. The program may be specially designed to implement the above-described vehicle charging method, or may be implemented using various functions or definitions previously known to and available to those skilled in the computer software field.

차량의 제어 방법을 구현하기 위한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체는, 예를 들어, 하드 디스크나 플로피 디스크와 같은 자기 디스크 저장 매체, 자기 테이프, 컴팩트 디스크(CD)나 디브이디(DVD)와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 기록 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM) 또는 플래시 메모리 등과 같은 반도체 저장 장치 등 컴퓨터 등의 호출에 따라 실행되는 특정 프로그램을 저장 가능한 다양한 종류의 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.A program for implementing the vehicle control method may be recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes, for example, a magnetic disk storage medium such as a hard disk or a floppy disk, a magnetic tape, an optical medium such as a compact disk (CD) or a DVD, or a floppy disk. It is possible to store specific programs that are executed according to calls from a computer, such as magnetic-optical media such as a floptical disk and semiconductor storage devices such as ROM, RAM, or flash memory. It may include various types of hardware devices.

이상 차량 및 차량의 제어 방법의 여러 실시예에 대해 설명하였으나, 차량 및 차량의 제어 방법은 오직 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 상술한 실시예를 기초로 수정 및 변형하여 구현 가능한 다양한 실시예 역시 상술한 차량 및 차량의 제어 방법의 일 실시예가 될 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성 요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나 다른 구성 요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 또는 치환되더라도, 상술한 차량 및 차량의 제어 방법의 일 실시예가 될 수 있다.Although various embodiments of the vehicle and the vehicle control method have been described above, the vehicle and the vehicle control method are not limited only to the above-described embodiments. Various embodiments that can be implemented by modifying and modifying based on the above-described embodiments by a person of ordinary skill in the art may also be an embodiment of the vehicle and the vehicle control method described above. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or components such as systems, structures, devices, circuits, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components or Even if it is replaced or replaced by an equivalent, it may be an embodiment of the vehicle and the vehicle control method described above.

1: 차량 2: 차체
3: 차륜 5: 조향 핸들
10: 데이터 수집부 11: 위치 데이터 수집부
12: 자이로 센서 13: 속도 센서
14: 촬영 장치 15: 요 레이트 센서
20: 차량 제어부 25: 요 레이트 처리부
26: 조향각 처리부 27: 보상 함수 추정부
28: 제어 명령 생성부 29: 추정 성능 보상부
30: 구동부 31: 조향 액추에이터1: vehicle 2: body
3: wheel 5: steering wheel
10: data collection unit 11: location data collection unit
12: gyro sensor 13: speed sensor
14: photographing device 15: yaw rate sensor
20: vehicle control unit 25: yaw rate processing unit
26: steering angle processing unit 27: compensation function estimation unit
28: control command generation unit 29: estimation performance compensation unit
30: drive unit 31: steering actuator

Claims

Acquiring a vehicle speed, a side slip angle, a relative path angle, and a lateral offset;
Determining a target yaw rate based on the vehicle speed, side slip angle, relative path angle, and side shift;
Determining a target steering angle corresponding to the target yaw rate by using the difference between the target yaw rate and the measured yaw rate, the lateral deviation, and an estimated compensation function; And
Controlling the steering of the vehicle based on the target steering angle.

The method of claim 1,
Acquiring the estimated compensation function using a neural network; vehicle control method further comprising.

The method of claim 2,
The obtaining of the estimated compensation function using the neural network includes determining a weight based on a difference between the target yaw rate and the measured yaw rate.

The method of claim 3,
Obtaining an estimated compensation function using the neural network,
Obtaining an input value including the side slip angle, the measured yaw rate, the relative path angle, and the curvature of the path; And
Determining an estimated compensation function based on the input value and the weight.

The method of claim 1,
The estimated compensation function is a vehicle control method for minimizing a difference between the target yaw rate and the measured yaw rate, a difference between the target steering angle and the measured steering angle, and the lateral deviation.

The method of claim 1,
The step of determining a target steering angle corresponding to the target yaw rate,
And determining a target steering angle corresponding to the target yaw rate by further using at least one of a switching gain and a distance between a center of gravity of the vehicle and a position where a reference device is installed.

The method of claim 1,
Controlling the steering of the vehicle based on the target steering angle,
And controlling a steering actuator of the vehicle based on the target steering angle.

The method of claim 1,
The determining of a target yaw rate based on the vehicle speed, side slip angle, relative path angle, and side displacement may be determined according to Equation 1 below.
[Equation 1]

Where γ _d is the target yaw rate, V is the vehicle speed, β is the side slip angle, ΔΨ is the rate of change of the relative path angle, K _d is the gain, and d _s is the lateral deviation.

The method of claim 1,
The step of determining a target steering angle corresponding to the target yaw rate using the difference between the target yaw rate and the measured yaw rate, the lateral deviation, and an estimated compensation function, comprises: a vehicle control method determined according to Equation 2 below. .
[Equation 2]

Here, δ ^d _f is the distance between the target steering angle, ^ b _δ is an estimated value of b _δ b _δ is a value defined by the size and speed of the vehicle, f is estimated compensation function, L _s is a car center of gravity and the operation device , d _s is the lateral displacement, ρ is the curvature, e _γ is the difference between the target yaw rate and the measured yaw rate, and K _d is the gain.

The method of claim 1,
The estimated compensation function is determined according to Equation 3 below.
[Equation 3]

Here, h(x) is an estimated compensation function, W and V are arbitrary weight matrices, σ() is an arbitrary activation function, and x is an independent variable.

The method of claim 10,
Wherein W and V are determined by the following equations 4 and 5, the vehicle control method.
[Equation 4]

[Equation 5]

Here, W _f and V _f are estimated values for W and V, and e _γ is the difference between the target yaw rate and the measured yaw rate.

The method of claim 1,
The controlling of the steering of the vehicle based on the target steering angle includes generating a steering command value according to Equation 6 below.
[Equation 6]

δ ^cmd _f is the steering command value, Cα, Cb is the value calculated by the following equation 7 and based on Equation (8) below, δ ^d _f is the target steering angle, ^ b _δ is an estimated value of b _δ, b _δ is the size of the vehicle And a value defined according to the speed, e _γ is the difference between the target yaw rate and the measured yaw rate.
[Equation 7]

[Equation 8]

In Equations 7 and 8, ε _a and ε _b are weight constants greater than 0.

A data collection unit that acquires a vehicle speed, a side slip angle, a relative path angle, and a side shift;
The target yaw rate is determined based on the vehicle's speed, side slip angle, relative path angle, and lateral deviation, and the target yaw rate using the lateral deviation, the difference between the target yaw rate and the measured yaw rate, and an estimated compensation function And a controller configured to determine a target steering angle corresponding to the target steering angle and control steering of the vehicle based on the target steering angle.

The method of claim 13,
The control unit is a vehicle that obtains an estimated compensation function using a neural network.

The method of claim 14,
The control unit determines a weight of the neural network based on a difference between the target yaw rate and the measured yaw rate, thereby obtaining the estimated compensation function.

The method of claim 15,
The control unit obtains the estimated compensation function by obtaining an input value including the side slip angle, the measured yaw rate, the relative path angle, and the curvature of the path, and determining an estimated compensation function based on the input value and the weight. Vehicle.

The method of claim 13,
The control unit determines a target steering angle corresponding to the target yaw rate by further using at least one of a switching gain and a distance between a center of gravity of the vehicle and a position where a reference device is installed.

The method of claim 13,
The estimated compensation function is determined according to Equation 3 below.
[Equation 3]

The method of claim 18,
The vehicle W and V are determined by Equation 4 and Equation 5 below.
[Equation 4]

[Equation 5]

The method of claim 15,
Vehicle further comprising a; steering actuator controlled by the control unit based on the target steering angle.