KR19980072466A - 자동차 정속 주행 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스피도미터로부터의 스피드 펄스 폭과 기준 신호 폭과의 차이를 위상 진상 보상한 후 윈도우 컴퍼레이터 알고리즘을 통해 차속을 제어하는 자동차 정속 주행 제어장치 및 방법으로, 설정 목표치에서 로우 패스 필터(11)에 의해 주파수 변동이 제거된 스피드 펄스 폭을 감하여 에러값을 얻는 감산기(12), 기 설정 차속에 적합한 Bias+, Bias- 바이어스 량 및 트림 펄스 폭의 최대, 최소치, 에러값으로 트림 펄스 폭을 구하기 위한 게인을 구하는 바이어스 보상부(13), 상기 감산기(12)의 출력값을 위상 진상 보상하는 위상 진상 보상부(14), 상기 바이어스 보상부(13)의 Bias+, Bias+의 바이어스 량과 위상 진상 보상부(14)의 위상 진상 보상된 에러 값을 각각 비교하여 비교결과에 따라 액츄에이터(20)의 구동을 제어하는 윈도우 컴퍼레이터(15), 상기 위상 진상 보상부(14)의 출력 에러 값과 바이어스 보상부(13)의 게인에 상응하는 트림 펄스 폭을 결정하여 상기 윈도우 컴퍼레이터(15)의 출력으로 액츄에이터 구동시 상기 결정된 트림 펄스 폭에 따라 구동하도록 하는 트림 펄스 폭 가변부(16)로 구성된다.

Description

자동차 정속 주행 제어장치 및 방법

본 발명은 자동차 정속 주행 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스피도미터(Speedometer)로부터의 스피드 펄스 폭과 기준 신호 폭과의 차이를 위상 진상 보상한 후 윈도우 컴퍼레이터(Window Comparator) 알고리즘을 통해 차속을 제어하는 자동차 정속 주행 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 자동차 정속 주행 장치는 일정 시간 간격(약 0.5초)으로 그 동안의 스피드 펄스를 바탕으로 차속을 연산하여 그 에러량에 해당하는 트림 펄스(Trim Pulse)의 개수를 출력하여 액츄에이터를 구동하여 제어하는 방식으로, 일정 시간 간격을 발생시키는 알고리즘(예 : 타이머 인터럽트) 및 그 동안의 차속을 환산하는 알고리즘이 요구되었다.

또한, 차속 입력에 대한 해상도(Resolution) 및 응답이 상대적으로 느려지는 단점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안한 것으로, 스피도미터로부터의 스피드 펄스 폭과 기준 신호 폭과의 차이를 위상 진상 보상후 윈도우 컴퍼레이터 알고리즘을 통해 빠르고 간편하게 제어 처리를 할 수 있도록 한 자동차 정속 주행 제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 스피도미터로부터의 스피드 펄스 폭과 기준 신호 폭과의 차이를 위상 진상 보상후 윈도우 컴퍼레이터 알고리즘을 통한 결과에 대해 그 에러 량에 상응하는 트림 펄스(Trim Pulse) 폭을 결정하여 보다 안정되고 빠른 제어 처리를 할 수 있도록 하는 자동차 정속 주행 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스피도미터로부터 스피드 펄스가 들어올때마다 그 주기를 샘플링 타임으로하여 제어를 하는 방식으로 기 설정된 목표치로부터 바이어스+, 바이어스-를 졀정하여 윈도우 컴퍼레이터 알고리즘을 통해 액츄에이터를 구동하여 차속을 제어함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 스피도미터로부터 스피드 펄스가 들어올때마다 그 주기를 샘플링 타임으로하여 제어를 하는 방식으로 기 설정된 기 설정된 목표치로부터 바이어스+, 바이어스-, 트림 펄스 폭, 에러량으로 트림 펄스 폭을 구하기 위한 게인 등을 결정하여 윈도우 컴퍼레이터 알고리즘을 통한 제어 결과와 그 에러량 및 에러량으로 트림 펄스 폭을 구하기 위한 게인에 상응하는 트림 펄스 폭을 결정하여 이에 따라 액츄에이터를 구동하여 차속을 제어함을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차 정속 주행 제어장치의 제 1실시예도

도 2는 도 1의 윈도우 컴퍼레이터의 상세 구성도

도 3은 도 1의 동작 플로우 챠트

도 4는 본 발명에 따른 자동차 정속 주행 제어장치의 제 2실시예도

도 5는 도 4의 트림 펄스 폭 가변부의 동작을 설명하기 위한 그래프

도 6은 도 4의 동작 플로우 챠트

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 로우 패스 필터12 : 감산기

13 : 바이어스 보상부14 : 위상 진상 보상부

15 : 윈도우 컴퍼레이터16 : 트림 펄스 폭 가변부

20 : 액츄에이터30 : 공기 주머니

[제 1실시예]

도 1은 본 발명에 따른 자동차 정속 주행 제어장치의 제 1실시예에 따른 구동 블록도를 도시한 것으로, 입력되는 스피드 펄스 폭의 외부 노이즈 및 와이어 흔들림으로 인한 주파수 변동(Fluctuation)을 제거하기 위한 로우 패스 필터(11), 기설정 차속에 해당하는 스피드 펄스 폭인 설정 목표에서 상기 로우 패스 필터(11)의 출력을 감산하여 에러 값을 출력하는 감산기(12), 기 설정 차속에 적합한 Bias+,Bias-의 바이어스 량을 구하는 바이어스 보상부(13), 상기 감산기(12)의 출력 에러 값을 위상 진상(Phase Lead) 보상하는 위상 진상 보상부(14), 상기 바이어스 보상부(13)의 Bias+, Bias-의 바이어스 량과 위상 진상 보상부(14)의 위상 진상 보상된 에러 값을 각각 비교하여 비교결과에 따라 액츄에이터(20)의 구동을 제어하여 차속을 제어하는 윈도우 컴퍼레이터(15)로 구성되며, 상기 각부(11-15)는 제어부내에 구성된다.

상기 윈도우 컴퍼레이터(15)는 도 2에 도시한 바와 같이 비반전 입력단(+)에 입력되는 Bias- 바이어스 량과 반전 입력단(-)에 입력되는 에러 값을 비교하여 액츄에이터(20)의 모터 온/오프를 제어하는 비교기(15a)와, 비반전 입력단(+)에 입력되는 Bias+ 바이어스 량과 반전 입력단(-)에 입력되는 에러 값을 비교하여 액츄에이터(20)의 릴레이의 열고 닫힘을 제어하는 비교기(15b)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 제 1실시예는 스피도미터로부터 입력되는 스피드 펄스의 폭을 구하여 이를 로우 패스 필터(11)를 통과시켜 외부 노이즈 및 와이어 흔들림으로 인한 주파수 변동을 제거한다.

그리고 상기 기 설정 차속에 해당하는 스피드 펄스 폭에서 상기 로우 패스 필터(11)의 출력을 감산하여 에러 값을 구한다.

상기 에러 값은 위상 진상 보상부(14)에 입력되어 위상 진상 보상된 후, 윈도우 컴퍼레이터(15)에 입력된다.

한편, 상기 바이어스 보상부(13)는 액츄에이터(20)의 모터 구동(가속 : Bias+) 및 릴레이 구동(감속 : Bias-) 리미트(Limit) 결정 알고리즘으로 기 설정 차속에 적합한 Bias+, Bias- 바이어스 량을 구하여 윈도우 컴퍼레이터(15)로 입력한다.

에러 값 Bias+이면 비교기(15a),(15b)의 출력이 로우가 되어 액츄에이터(20)의 모터는 오프되고 릴레이는 오픈되어 공기 주머니(30)로 공기가 유입되어 이에 따라 쓰로틀이 늦춰져 감속된다.

그리고 Bias- 에러 값 Bias+이면 비교기(15a)의 출력은 로우가 되어 액츄에이터(20)의 모터가 오프되고 비교기(15b)의 출력은 하이가 되어 릴레이는 닫혀 공기 주머니(30)내의 공기 변동이 없으므로 쓰로틀의 변동이 없어 차속 변동이 없다.

에러 값 Bias-이면 비교기(15a),(15b)의 출력이 하이가 되어 액츄에이터(20)의 모터는 온되고 릴레이는 닫혀 모터가 에어 펌프를 구동하여 공기 주머니(30)의 공기를 흡입하고 쓰로틀은 당겨져 가속된다.

이러한 본 발명의 제 1실시예에 따른 자동차 정속 주행 제어방법을 도 3의 플로우 챠트와 함께 설명한다.

먼저, 스피도미터로부터 입력되는 스피드 펄스의 펄스 폭을 구하여 이의 주파수 변동을 제거한다(S1).

그리고 기 설정 차속에 해당하는 스피드 펄스 폭인 설정 목표치에서 상기 단계(S1)에서 얻어진 주파수 변동이 제거된 펄스 폭을 감산하여 에러 값을 얻어 위상 진상 보상한다(S2),(S3).

그리고 기 설정 목표치로부터 바이어스 보상을 행하여 가, 감속 리미트에 해당하는 Bias+, Bias- 바이어스 량을 구한다(S4).

그리고 상기 에러 값과 Bias+, Bias- 바이어스 량을 비교하여 비교결과에 따라 액츄에이터(20)의 구동을 제어한다(S5).

즉, 에러 Bias+이면 모터는 오프되고 릴레이는 열려 감속되며, 에러 Bias-이면 모터는 온되고 릴레이는 닫혀 가속되며, Bias+ 에러 Bias- 이면 편축모터는 오프되고 릴레이는 닫혀 속도의 변화가 없게 된다.

[제 2실시예]

도 4는 본 발명에 따른 자동차 정속 주행 제어장치의 제 2실시예의 구성 블록도를 도시한 것으로, 상기 제 1실시예의 구성에 보다 안정된 제어계를 구현하기 위한 트림 펄스 폭 가변부(16)가 추가된 구성이다.

이는 입력되는 스피드 펄스 폭의 외부 노이즈 및 와이어 흔들림으로 인한 주파수 변동을 제거하기 위한 로우 패스 필터(11), 기 설정 차속에 해당하는 스피드 펄스 폭인 설정 목표에서 상기 로우 패스 필터(11)의 출력을 감산하여 에러 값 출력하는 감산기(12), 기 설정 차속에 적합한 Bias+, Bias- 바이어스 량 및 트림 펄스 폭의 최대, 최소치, 에러값으로부터 트림 펄스 폭을 구하기 위한 게인(Gtp)(이하, 게인이라 칭함)을 구하는 바이어스 보상부(13), 상기 감산기(12)의 출력 에러값을 위상 진상 보상하는 위상 진상 보상부(14), 상기 바이어스 보상부(13)의 Bias+, Bias+의 바이어스 량과 위상 진상 보상부(14)의 위상 진상 보상된 에러 값을 각각 비교하여 비교결과에 따라 액츄에이터(20)의 구동을 제어하는 윈도우 컴퍼레이터(15), 위상 진상 보상부(14)의 출력 에러 값과 바이어스 보상부(13)의 게인에 상응하는 트림 펄스 폭을 결정하여 윈도우 컴퍼레이터(15)의 출력으로 액츄에이터 구동시 상기 결정된 트림 펄스 폭에 따라 구동하도록 하는 트림 펄스 폭 가변부(16)로 구성되며, 상기 각부(11-16)는 제어부내에 구성된다.

상기 윈도우 컴퍼레이터(15)는 상기 제 1실시예와 동일하게 구성된다.

그리고 본 발명의 제 2실시예는 제 1실시예와 동일부분에 대해서는 동일 부호를 사용한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 제 1실시예에서 바이어스 보상부(13)는 기 설정 차속에 적합한 Bias+, Bias- 바이어스 량 및 트림 펄스 폭의 최대, 최소치, 게인을 구하여 자동차 정속 주행 제어장치 및 방법 바이어스 량은 윈도우 컴퍼레이터(15)로 입력하게 게인은 트림 펄스 폭 가변부(16)로 입력한다.

그리고 위상 진상 보상부(14)에서 출력되는 위상 진상 보상된 에러 값은 윈도우 컴퍼레이터(15) 및 트림 펄스 폭 가변부(16)에 입력된다.

상기 트림 펄스 폭 가변부(16)는 도 5에 도시한 바와 같이 그 에러량과 게인에 의해 트림 펄스 폭을 가변하여 이에 따라 액츄에이터를 구동을 제어하여 보다 안정되고 빠른 응답 특성을 갖는 제어계를 구현한다.

그리고 제 2실시예의 기타 부분의 동작은 상기 제 1실시예와 동일하므로 상세 설명은 약한다.

도 6는 본 발명의 제 2실시예의 동작 플로우 챠트를 도시한 것으로, 스피도미터로부터 입력되는 스피드 펄스의 펄스 폭을 구하여 이의 주파수 변동을 제거한다(S11).

그리고 기 설정 차속에 해당하는 스피드 펄스 폭인 설정 목표치에서 상기 단계(S11)에서 얻어진 스피드 펄스 폭을 감하여 에러 값을 얻어 위상 진상 보상한다(S12),(S13).

그리고 기 설정 목표치로부터 바이어스 보상을 행하여 Bias+, Bias- 바이어스 량 및 트림 펄스 폭의 최대, 최소치, 게인을 구한다(S14).

그리고 상기 에러 값과 Bias+, Bias- 바이어스 량을 비교하여 비교결과에 따라 액츄에이터(20)의 구동을 제어한다(S15).

즉, 에러 Bias+이면 모터는 오프되고 일레이는 열려 감속되며, 이때 에러×게인(=△T)를 얻어 △T의 리미트를 체크하고 △T동안 모터는 오프되고 릴레이는 열려 감속된다.

그리고 에러 Bias-이면 모터는 온되고 릴레이는 닫혀 가속되며, 가속되는 시간은 해당 에러 × 게인 값에 따른다.

또한, Bias+ 에러 Bias-이면 모터는 오프되고 릴레이는 닫혀 속도의 변화가 없게 된다.

이러한 본 발명은 DC 모터 제어 방식에도 적용가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 스피드 펄스 입력시 마다 윈도우 컴퍼레이터 알고리즘을 통해 제어하므로 기존의 일정 시간 간격을 발생시키는 알고리즘이 필요치 않게 되며, 일정 시간 동안의 스피드 펄스를 바탕으로 한 차속 계산이 필요치 않게 됨으로써 제어 알고리즘이 대폭 간소화 및 효율화된다.

또한, 기 설정 폭표에 따른 게인을 구하여 출력 트림 펄스 폭을 가변함으로써 보다 안정된 제어계를 형성하여 정상 상태(Steady State) 특성이 대폭 향상되어 정상 상태 오차 및 응답 속도의 향상을 기대할 수 있다.

Claims (6)

1. 입력되는 스피드 펄스 폭의 외부 노이즈 및 와이어 흔들림으로 인한 주파수 변동을 제거하기 위한 로우 패스 필터(11)와, 기 설정 차속에 해당하는 스피드 펄스 폭인 설정 목표에서 상기 로우 패스 필터(11)의 출력을 감산하여 에러 값 출력하는 감산기(12)와, 기 설정 차속에 적합한 Bias+, Bias- 바이어스 량 및 트림 펄스 폭의 최대, 최소치, 에러값으로부터 트림 펄스 폭을 구하기 위한 게인을 구하는 바이어스 보상부(13)와, 상기 감산기(12)의 출력 에러값을 위상 진상 보상하는 위상 진상 보상부(14)와, 상기 바이어스 보상부(13)의 Bias+, Bias+의 바이어스 량과 위상 진상 보상부(14)의 위상 진상 보상된 에러 값을 각각 비교하여 비교결과에 따라 액츄에이터(20)의 구동을 제어하는 윈도우 컴퍼레이터(15)와, 상기 위상 진상 보상부(14)의 출력 에러 값과 바이어스 보상부(13)의 게인에 상응하는 트림 펄스 폭을 결정하여 상기 윈도우 컴퍼레이터(15)의 출력으로 액츄에이터 구동시 상기 결정된 트림 펄스 폭에 따라 구동하도록 하는 트림 펄스 폭 가변부(16)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자동차 정속 주행 제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 윈도우 컴퍼레이터(15)는 비반전 입력단(+)에 입력되는 Bias- 바이어스 량과 반전 입력단(-)에 입력되는 에러 값을 비교하여 상기 액츄에이터(20)의 모터 온/오프를 제어하는 비교기(15a)와, 비반전 입력단(+)에 입력되는 Bias+ 바이어스 량과 반전 입력단(-)에 입력되는 에러 값을 비교하여 상기 액츄에이터(20)의 릴레이의 열고 닫힘을 제어하는 비교기(15b)로 구성됨을 특징으로 하는 자동차 정속 주행 제어장치.
3. 입력되는 스피드 펄스의 펄스 폭을 구하여 이의 주파수 변동을 제거하며, 기 설정 차속에 해당하는 스피드 펄스 폭인 설정 목표치에서 상기 주파수 변동이 제거된 스피드 펄스 폭을 감하여 에러 값을 얻어 위상 진상 보상하는 제 1단계와, 상기 기 설정 목표치로부터 바이어스 보상을 행하여 가, 감속 리미트에 해당하는 Bias+, Bias- 바이어스 량을 구하는 제 2단계와, 상기 에러 값과 Bias+, Bias- 바이어스 량을 비교하여 비교결과에 따라 액츄에이터의 모터 및 릴레이 구동을 제어하는 제 3단계로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차 정속 주행 제어방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 비교결과 에러 Bias+이면 액츄에이터의 모터는 오프되고 릴레이는 열려 감속되며, 에러 Bias-이면 모터는 온되고 릴레이는 닫혀 가속되며, Bias+ 에러 Bias- 이면 모터는 오프되고 릴레이는 닫혀 속도의 변화가 없게 제어함을 특징으로 하는 자동차 정속 주행 제어방법.
5. 입력되는 스피드 펄스의 펄스 폭을 구하여 이의 주파수 변동을 제거하며, 기 설정 차속에 해당하는 스피드 펄스 폭인 설정 목표치에서 상기 주파수 변동이 제거된 스피드 펄스 폭을 감하여 에러 값을 얻어 위상 진상 보상하는 제 1단계와, 상기 기 설정 목표치로부터 바이어스 보상을 행하여 Bias+, Bias- 바이어스 량 및 트림 펄스 폭을 최대, 최소치, 에러값으로 트림 펄스 폭을 구하기 위한 게인을 구하는 제 2단계와, 상기 에러 값과 Bias+, Bias- 바이어스 량을 비교하여 비교결과에 따라 상기 에러 값과 개인에 상응하는 트림 펄스 폭으로 액츄에이터의 모터 및 릴레이 구동을 제어함을 특징으로 하는 자동차 정속 주행 장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 비교결과 에러 Bias+이면 모터는 오프되고 릴레이는 열려 해당 에러 ×게인 값 동안 감속되며, 에러 Bias-이면 모터는 온되고 릴레이는 닫혀 해당 에러 × 게인 값 동안 가속되며, Bias+ 에러 Bias-이면 모터는 오프되고 릴레이는 닫혀 속도의 변화가 없게 제어함을 특징으로 하는 자동차 정속 주행 제어 방법.