KR20080024878A - A control strategies of semi-active suspension system - Google Patents

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Abstract

A method of controlling a semi-active suspension for a vehicle is provided to increase damping force of the vehicle body by calibrating a damper coefficient of the magneto rheological damper at a resonance frequency band. A vehicle model which is necessary for sky hook control is set as a quarter model with one limited axle mass. A motion equation is set for the vehicle mass. The vehicle body acceleration is integrated to calculate the speed of the vehicle body mass. The damping force by sky hook control between the vehicle body mass and a virtual reference surface is estimated by using the speed of the vehicle body mass and the relative speed between the vehicle body mass and the axle mass. The damping coefficient of the variable damper is calibrated by applying a middle band filter to the consonance frequency band of the axle. The damping force by sky hook control is the same as the damping force of the magneto rheological damper.

Description

차량용 반능동 현가장치의 제어방법{A control strategies of semi-active suspension system}A control strategies of semi-active suspension system

도 1은 본 발명의 게인조절 스카이훅 제어 흐름도Figure 1 is a gain control skyhook control flow chart of the present invention

도 2는 본 발명의 일반적인 스카이훅 제어 흐름도2 is a general skyhook control flow chart of the present invention

본 발명은 차량용 반능동 현가장치의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 승차감과 주행안정성을 부가하기 위한 현가장치의 스카이훅(Skyhook) 제어방법을 개선하여 승차감과 주행안정성이 향상된 현가장치의 제작단가를 현저히 줄일 수 있는 차량용 반능동 현가장치의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method of a semi-active suspension device for a vehicle, and more particularly, a suspension device having improved ride comfort and driving stability by improving a skyhook control method of a suspension device for adding a ride comfort and driving stability of a vehicle. The present invention relates to a control method of a semi-active suspension for a vehicle that can significantly reduce the manufacturing cost of the vehicle.

일반적으로, 운행중인 차량의 흔들림을 특정 주파수에서 진동량(가속도)로 감지하여 차량의 승차감과 주행안정성을 부가하기 위한 현가장치의 종래의 스카이 훅(Skyhook) 제어방법은 카르노프(Karnopp)에 의해 제안되어 능동 및 반능동 제어시스템에 적용될 수 있는 제어방법으로 노면 외란에 의한 차체 질량의 수직가속도를 줄이는 데 목적이 있다. 위와 같은 스카이훅 제어의 기본 개념은 차체의 상부에 가상적인 고정된 기준면을 설정하고 진동하는 차체와 가상의 진동면 사이에 감쇠기(댐퍼)를 설치하여 노면 외란에 의한 차체로 전달되는 진동을 억제하는 것이다. 이 방법은 전 상태 피드백에 의한 제어기와 대등한 성능개선을 가져올 수 있고 계산량이 적어 ECU 설계에 적합한 제어방법이다. 그러나 실제적으로 차체와 가상적으로 설정한 기준면의 사이에는 댐퍼(감쇠기)를 연결한다는 것은 불가능하게 되는 것이다. 따라서, 능동 및 반능동 현가시스템에서 종래의 일반적인 스카이훅 제어방법을 사용하기 위하여서는 차체의 몸체와 차축바퀴의 사이에 가변형 댐퍼를 설치한 후, 가변형 댐퍼의 댐퍼계수로써 차체와 가상의 기준면 사이에 있는 가상의 댐퍼가 만들어내야 할 감쇠력과 동일한 추정하는 방법을 사용하게 되는 것이다. In general, a conventional skyhook control method of a suspension device for adding vehicle comfort and driving stability by detecting the shaking of a running vehicle as a vibration amount (acceleration) at a specific frequency is performed by Karnopp. As a control method that has been proposed and can be applied to active and semi-active control systems, it aims to reduce the vertical acceleration of body mass caused by road disturbance. The basic concept of the above-mentioned skyhook control is to set up a virtual fixed reference plane on the upper part of the vehicle body and install a damper (damper) between the vibrating vehicle body and the virtual vibration surface to suppress vibration transmitted to the vehicle body due to road disturbance. . This method is equivalent to the controller based on full-state feedback and has a small amount of calculation, which is suitable for ECU design. In practice, however, it is impossible to connect a damper between the body and the virtually set reference plane. Therefore, in order to use the conventional skyhook control method in the active and semi-active suspension system, a variable damper is installed between the body of the vehicle body and the axle wheel, and then between the vehicle body and the virtual reference plane as a damper coefficient of the variable damper. We will use the same estimating method as the damping force the imaginary damper will produce.

상기와 같은 종래의 일반적인 스카이훅 제어를 위해서는 차체 질량(

Figure 112006066783280-PAT00001
)의 속도(
Figure 112006066783280-PAT00002
), 차체 질량(
Figure 112006066783280-PAT00003
)과 차축 질량(
Figure 112006066783280-PAT00004
) 사이의 상대속도(
Figure 112006066783280-PAT00005
)에 대한 정보를 알아야 구현 가능하게 되고, 위의 두 가지 속도정보를 알기 위하여 일반적으로 두가지 방법을 사용하는데, 첫번째 방법으로는 차체 질량(
Figure 112006066783280-PAT00006
)의 속도(
Figure 112006066783280-PAT00007
)의 정보를 알기 위한 가속도 센서(
Figure 112006066783280-PAT00008
)와 차체 질량과 차축 질량 사이의 상대속도(
Figure 112006066783280-PAT00009
)의 정보를 알기 위한 상대변위센서가 필요하게 되며, 두번째 방법으로는 가속도센서를 차체 질량과 차축 질량 사이의 상대속도의 정보를 알아내는 방법을 사용하고 있다. 이 정보를 얻기 위해서는 전차량 모델인 경우 7개의 센서가 필요하다. In order to control the conventional general sky hook as described above,
Figure 112006066783280-PAT00001
Speed of
Figure 112006066783280-PAT00002
), Body mass (
Figure 112006066783280-PAT00003
) And axle mass (
Figure 112006066783280-PAT00004
Relative speed between
Figure 112006066783280-PAT00005
It is possible to realize it when you know the information about), and two methods are generally used to know the above two velocity informations.
Figure 112006066783280-PAT00006
Speed of
Figure 112006066783280-PAT00007
Acceleration sensor to know the information of
Figure 112006066783280-PAT00008
) And the relative velocity between body weight and axle mass (
Figure 112006066783280-PAT00009
Relative displacement sensor is needed to know the information of), and the second method uses the acceleration sensor to find out the information of the relative velocity between the body mass and the axle mass. To get this information, seven sensors are required for all vehicle models.

그러나, 위와 같은 종래의 일반적인 스카이훅 제어방법을 사용하기 위하여서는 각각의 차체질량(몸체)와 차축 질량(바퀴)의 사이에 다량의 센서를 부착하여야 함으로써 경제성이 떨어지는 문제점이 있었고, 특히 종래의 일반적인 스카이훅 제어기법은 차체 질량의 공진을 제어하는 데에는 효과적이나, 차축 질량의 공진주파수 8~12Hz 대의 주파수 영역에서는 수동현가장치보다 성능이 떨어지므로 주행안정성과 승차감에 나쁜 영향을 끼치게 되는 문제점이 있다.However, in order to use the conventional general skyhook control method as described above, a large amount of sensors must be attached between the body mass (body) and the axle mass (wheel). Skyhook control method is effective to control the body mass resonance, but the performance is worse than the manual suspension in the frequency range of the resonant frequency 8-12Hz of the axle mass has a problem that adversely affects the driving stability and ride comfort.

위와 같은 종래의 일반적인 스카이훅 제어방법에서 나타나는 제반 문제점들을 해소하기 위하여, 본 발명의 첫째 목적은 차체질량에 대한 운동방정식을 이용하여 차체 질량(몸체)과 차축질량(바퀴)사이의 상대속도와 차체 질량(몸체)과 차축질량(바퀴)의 사이에 한개의 단일 상대변위센서만으로 차체질량의 절대속도를 도출할 수 있게 함으로써 차량의 현가장치에 대한 경제성을 높일 수 있게 하였다.In order to solve all the problems shown in the conventional skyhook control method as described above, the first object of the present invention is to use the equation of motion relative to the body mass and the relative speed between the body mass (body) and the axle mass (wheel) and the body Only one single relative displacement sensor can be used to derive the absolute speed of the body mass between the mass (body) and the axle mass (wheel), thereby increasing the economics of the suspension of the vehicle.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 차체에 대한 승차감의 정도를 판단하는 공진주파수 대역(10Hz)에서 자기유동형 댐퍼의 댐퍼계수를 보정함으로써 차체의 진동 감쇠력을 증대시키기 위한 것이다.In addition, another object of the present invention is to increase the vibration damping force of the vehicle body by correcting the damper coefficient of the magnetic flow damper in the resonance frequency band (10 Hz) for determining the degree of riding comfort for the vehicle body.

본 발명에 따른 현가장치의 제어방법은, Suspension control method according to the invention,

스카이훅 제어에 필요한 차량모델을 차축 질량(바퀴)가 한개로 한정시킨 쿼터(quarter)모델로 설정하는 단계와: Setting the vehicle model required for skyhook control to a quarter model with one axle mass limited to one wheel:

상기 쿼터모델로 설정된 차체질량(

Figure 112006066783280-PAT00010
)에 대한 운동방정식을 설정하는 단계와:Body weight set in the quarter model (
Figure 112006066783280-PAT00010
Step by setting the kinematic equation for

상기 운동방정식에 대한 차체가속도(

Figure 112006066783280-PAT00011
)를 적분하여 차체질량(
Figure 112006066783280-PAT00012
)의 속도(
Figure 112006066783280-PAT00013
)를 도출하는 단계와:Body acceleration for the equation of motion (
Figure 112006066783280-PAT00011
) To integrate the body mass (
Figure 112006066783280-PAT00012
Speed of
Figure 112006066783280-PAT00013
) And:

상기 운동방정식에 의하여 도출된 차체질량(

Figure 112006066783280-PAT00014
)의 속도(
Figure 112006066783280-PAT00015
)와 함께 차체질량(
Figure 112006066783280-PAT00016
)과 차축질량(
Figure 112006066783280-PAT00017
)사이의 상대속도(
Figure 112006066783280-PAT00018
)를 이용하여 차체 질량과 가상의 기준면 사이의 스카이훅 제어에 의한 감쇠력을 추정하는 단계와:Body mass derived by the equation of motion (
Figure 112006066783280-PAT00014
Speed of
Figure 112006066783280-PAT00015
) And the body mass (
Figure 112006066783280-PAT00016
) And axle mass (
Figure 112006066783280-PAT00017
Relative speed between
Figure 112006066783280-PAT00018
Estimating the damping force by the skyhook control between the body mass and the imaginary reference plane using

상기 추정된 스카이훅 제어의 감쇠력에 따라 차축의 공진주파수대역(10Hz)에 중간대역필터를 적용하여 가변댐퍼의 댐핑계수를 보정하는 단계와:Correcting the damping coefficient of the variable damper by applying an intermediate band filter to the resonant frequency band (10 Hz) of the axle according to the estimated damping force of the skyhook control;

상기 스카이훅 제어에 의한 감쇠력과 차체와 차축사이에 설치된 자기유동성 가변댐퍼의 감쇠력이 동일하게 되도록 하는 단계를 포함하여 구현됨을 특징으로 하는 차량용 반능동 현가장치의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.The damping force by the sky hook control and the damping force of the magnetic fluid variable variable damper provided between the vehicle body and the axle is provided to provide a control method of a semi-active suspension for a vehicle, characterized in that it is implemented.

상기와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention for achieving the above object in more detail.

도 1은 본 발명의 게인조절 스카이훅 제어 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일반적인 스카이훅 제어 흐름도로서,Figure 1 is a gain control skyhook control flow chart of the present invention, Figure 2 is a general skyhook control flow chart of the present invention,

스카이훅 제어에 필요한 차량모델을 차축 질량(바퀴)가 한개로 한정시킨 쿼터(quarter)모델로 설정하는 단계와: Setting the vehicle model required for skyhook control to a quarter model with one axle mass limited to one wheel:

상기 쿼터모델로 설정된 차체질량(

Figure 112006066783280-PAT00019
)에 대한 운동방정식을 설정하는 단계와:Body weight set in the quarter model (
Figure 112006066783280-PAT00019
Step by setting the kinematic equation for

상기 운동방정식에 대한 차체가속도(

Figure 112006066783280-PAT00020
)를 적분하여 차체질량(
Figure 112006066783280-PAT00021
)의 속도(
Figure 112006066783280-PAT00022
)를 도출하는 단계와:Body acceleration for the equation of motion (
Figure 112006066783280-PAT00020
) To integrate the body mass (
Figure 112006066783280-PAT00021
Speed of
Figure 112006066783280-PAT00022
) And:

상기 운동방정식에 의하여 도출된 차체질량(

Figure 112006066783280-PAT00023
)의 속도(
Figure 112006066783280-PAT00024
)와 함께 차체질량(
Figure 112006066783280-PAT00025
)과 차축질량(
Figure 112006066783280-PAT00026
)사이의 상대속도(
Figure 112006066783280-PAT00027
)를 이용하여 차체 질량과 가상의 기준면 사이의 스카이훅 제어에 의한 감쇠력을 추정하는 단계와:Body mass derived by the equation of motion (
Figure 112006066783280-PAT00023
Speed of
Figure 112006066783280-PAT00024
) And the body mass (
Figure 112006066783280-PAT00025
) And axle mass (
Figure 112006066783280-PAT00026
Relative speed between
Figure 112006066783280-PAT00027
Estimating the damping force by the skyhook control between the body mass and the imaginary reference plane using

상기 추정된 스카이훅 제어의 감쇠력에 따라 차축의 공진주파수대역(10Hz)에 중간대역필터를 적용하여 가변댐퍼의 댐핑계수를 보정하는 단계와:Correcting the damping coefficient of the variable damper by applying an intermediate band filter to the resonant frequency band (10 Hz) of the axle according to the estimated damping force of the skyhook control;

상기 스카이훅 제어에 의한 감쇠력과 차체와 차축사이에 설치된 자기유동성 가변댐퍼의 감쇠력이 동일하게 되도록 하는 단계를 포함하여 구현됨을 특징으로 하는 차량용 반능동 현가장치의 제어방법을 특징으로 하는 것이다.And a method of controlling the semi-active suspension device for a vehicle, wherein the damping force by the sky hook control and the damping force of the magnetic fluid variable damper installed between the vehicle body and the axle are the same.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 구체적인 작용설명을 하기로 한다.Hereinafter will be described a specific operation according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명에 적용되는 차량 모델은 4개의 차축바퀴로 운행되는 전차량 모델이 아닌 한개의 차축바퀴를 사용한 쿼터차량모델로 한정한 것은 각 차축바퀴와 차체몸체의 사이에는 동일한 감쇠력이 전달되는 점을 감안하여 각 차축바퀴와 차체몸체와 연결되는 각종 장치들에 의한 매개변수를 간소화함으로써 본 발명의 구현을 보다 용이하게 할 수 있게 되는 것이다.First, the vehicle model applied to the present invention is limited to a quarter vehicle model using one axle wheel instead of an all vehicle model driven by four axle wheels, in which the same damping force is transmitted between each axle wheel and the body body. In view of this, it is possible to simplify the implementation of the present invention by simplifying parameters by various devices connected to each axle wheel and the vehicle body.

그리고, 위와 같은 쿼터차량을 모델로 한 본 발명의 차체 질량(몸체,Ms)와 차축 질량(바퀴,

Figure 112006066783280-PAT00028
)의 사이에는 차체변위(
Figure 112006066783280-PAT00029
), 차축변위(
Figure 112006066783280-PAT00030
), 노면변위(
Figure 112006066783280-PAT00031
),와 함께 코일스프링상수(
Figure 112006066783280-PAT00032
), 타이어스프링상수(
Figure 112006066783280-PAT00033
) 및 비선형 댐핑력(
Figure 112006066783280-PAT00034
)등과 같은 다양한 형태의 매개변수들이 첨부한 도 1과 같은 구조로 존재하게 되고, 상기 차체 질량(몸체,
Figure 112006066783280-PAT00035
)와 차축 질량(바퀴,
Figure 112006066783280-PAT00036
)의 사이에는 한개의 단일 상대변위센서를 부착하게 되는 데, 그 상대변위 센서에 의하여 차체 질량(몸체,
Figure 112006066783280-PAT00037
)와 차축 질량(바퀴,
Figure 112006066783280-PAT00038
)사이의 상대속도(
Figure 112006066783280-PAT00039
)를 알게 되는 것이다. 그리고 본 발명의 차체 질량(
Figure 112006066783280-PAT00040
)에 대한 절대속도는 쿼터모델로 설정된 차체질량(
Figure 112006066783280-PAT00041
)에 대한 운동방정식이 차체 질량(
Figure 112006066783280-PAT00042
)의 가속도의 함수로 나타나고 있다는 점과 속도는 가속도의 적분식에 의하여 산출되어 진다는 점을 감안하여 본 발명의 쿼터모델로 설정된 차체질량(
Figure 112006066783280-PAT00043
)에 대한 (1)식과 같은 운동방정식을 적용하기로 하고 이후에 본 발명의 구체적인 진행과정을 아래에서 살펴보기로 한다. The body mass (body, Ms) and axle mass (wheel,
Figure 112006066783280-PAT00028
In between)
Figure 112006066783280-PAT00029
), Axle displacement (
Figure 112006066783280-PAT00030
), Road displacement (
Figure 112006066783280-PAT00031
), With the coil spring constant (
Figure 112006066783280-PAT00032
), Tire spring constant (
Figure 112006066783280-PAT00033
) And nonlinear damping force (
Figure 112006066783280-PAT00034
Various types of parameters, such as), are present in the structure as shown in FIG. 1, and the body mass (body,
Figure 112006066783280-PAT00035
) And axle mass (wheel,
Figure 112006066783280-PAT00036
In between, a single relative displacement sensor is attached, and the body displacement (body,
Figure 112006066783280-PAT00037
) And axle mass (wheel,
Figure 112006066783280-PAT00038
Relative speed between
Figure 112006066783280-PAT00039
) Is to know. And the body mass of the present invention (
Figure 112006066783280-PAT00040
Absolute velocity for) is the body mass (
Figure 112006066783280-PAT00041
Kinematic equation for
Figure 112006066783280-PAT00042
Considering that it is expressed as a function of acceleration and that the velocity is calculated by the integral of acceleration, the body mass (
Figure 112006066783280-PAT00043
The equation of motion (1) for) is to be applied, and then the specific progress of the present invention will be described below.

1. 차체 질량의 절대속도 추정1. Estimation of absolute velocity of body mass

Figure 112006066783280-PAT00044
Figure 112006066783280-PAT00044

여기서

Figure 112006066783280-PAT00045
는 스카이훅(Skyhook) 제어입력에 의해
Figure 112006066783280-PAT00046
와
Figure 112006066783280-PAT00047
사이에서 변화하는 값이다.
Figure 112006066783280-PAT00048
와
Figure 112006066783280-PAT00049
은 자기유동성 댐퍼(Magneto rheological damper)의 물리적 한계치를 나타낸다.here
Figure 112006066783280-PAT00045
Is controlled by the Skyhook control input.
Figure 112006066783280-PAT00046
Wow
Figure 112006066783280-PAT00047
The value varies between.
Figure 112006066783280-PAT00048
Wow
Figure 112006066783280-PAT00049
Is the physical limit of the magneto rheological damper.

Figure 112006066783280-PAT00050
Figure 112006066783280-PAT00050

이렇게 구해진 절대가속도를 속도신호로 변환하고 저주파 잡음을 없애기 위해 적분기를 포함한 0.2Hz 고주파 통과필터를 사용하여 신호를 처리한다. 이렇게 고주파 통과필터를 사용한 신호처리로 DC 옵셋 성분을 제거하게 되는데 이는 적분할 때 생기는 적분상수에 의한 오차를 없애는 역할을 한다. 아래의 (3)식에서

Figure 112006066783280-PAT00051
는 0.2Hz 고주파 통과필터를 통과하여 구하여진 차체 질량의 절대속도 성분이다.The absolute acceleration is converted into a velocity signal and processed using a 0.2Hz high pass filter with an integrator to remove low frequency noise. Thus, the DC offset component is removed by the signal processing using the high pass filter, which serves to eliminate the error due to the integral constant generated when integrating. In equation (3) below
Figure 112006066783280-PAT00051
Is the absolute velocity component of the body mass obtained through the 0.2 Hz high pass filter.

Figure 112006066783280-PAT00052
Figure 112006066783280-PAT00052

2. 매개변수 추정2. Parameter estimation

(4)식을 이용하여 차체 가속도를 구하기 위해서는 차체의 질량인

Figure 112006066783280-PAT00053
와 스프링 상수인
Figure 112006066783280-PAT00054
의 정확한 값을 알아야 한다. 실제 차량에서 차량의 질량은 승객이나 짐 등의 변동에 따라서 변하며, 스프링상수는 온도와 같이 주위환경이나 사용기간에 따라 마모에 의해서 서시히 변화한다. 그러므로
Figure 112006066783280-PAT00055
값과
Figure 112006066783280-PAT00056
값을 실시간으로 조절하여 주는 자기동조기가 필요하다. 자기동조기를 설계하기 위해 먼저 (1)식을 다음과 같이 표현한다.In order to find the body acceleration using the equation (4), the mass of the body
Figure 112006066783280-PAT00053
And the spring constant
Figure 112006066783280-PAT00054
You must know the exact value of. In a real vehicle, the mass of the vehicle changes according to the change of passengers, luggage, etc., and the spring constant changes slowly due to abrasion according to the surrounding environment or usage period such as temperature. therefore
Figure 112006066783280-PAT00055
Value and
Figure 112006066783280-PAT00056
A self tuner is needed to adjust the values in real time. To design a self-tuner, first, the equation (1) is expressed as follows.

Figure 112006066783280-PAT00057
Figure 112006066783280-PAT00057

위의 (4)식을 다음과 같이 둔다.Equation (4) above is as follows.

Figure 112006066783280-PAT00058
Figure 112006066783280-PAT00058

여기서

Figure 112006066783280-PAT00059
이고,
Figure 112006066783280-PAT00060
이며,
Figure 112006066783280-PAT00061
이다. 또한
Figure 112006066783280-PAT00062
는 매개변수 벡터이고,
Figure 112006066783280-PAT00063
는 귀환변수 벡터이다. 이 때,
Figure 112006066783280-PAT00064
를 추정하기 위해
Figure 112006066783280-PAT00065
의 추정치인
Figure 112006066783280-PAT00066
를 다음과 같이 나타낸다.here
Figure 112006066783280-PAT00059
ego,
Figure 112006066783280-PAT00060
Is,
Figure 112006066783280-PAT00061
to be. Also
Figure 112006066783280-PAT00062
Is a parameter vector,
Figure 112006066783280-PAT00063
Is the feedback vector. At this time,
Figure 112006066783280-PAT00064
To estimate
Figure 112006066783280-PAT00065
Is an estimate of
Figure 112006066783280-PAT00066
Is expressed as follows.

Figure 112006066783280-PAT00067
Figure 112006066783280-PAT00067

추정오차

Figure 112006066783280-PAT00068
는 다음과 같다.Estimated error
Figure 112006066783280-PAT00068
Is as follows.

Figure 112006066783280-PAT00069
Figure 112006066783280-PAT00069

Figure 112006066783280-PAT00070
Figure 112006066783280-PAT00070

추정오차

Figure 112006066783280-PAT00071
를 최소화하기 위하여 최소제곱법의 성능지수를 다음과 같이 정한다.Estimated error
Figure 112006066783280-PAT00071
In order to minimize the performance index of the least square method,

Figure 112006066783280-PAT00072
Figure 112006066783280-PAT00072

Figure 112006066783280-PAT00073
를 최소로 하는
Figure 112006066783280-PAT00074
는 다음과 같다.
Figure 112006066783280-PAT00073
To minimize
Figure 112006066783280-PAT00074
Is as follows.

Figure 112006066783280-PAT00075
Figure 112006066783280-PAT00075

여기서,

Figure 112006066783280-PAT00076
이라 두면,
Figure 112006066783280-PAT00077
은 다음과 같이 표현된다.here,
Figure 112006066783280-PAT00076
If you put it,
Figure 112006066783280-PAT00077
Is expressed as:

Figure 112006066783280-PAT00078
Figure 112006066783280-PAT00078

(10)식에서

Figure 112006066783280-PAT00079
라 두면 행렬 역변환 공식에 의해
Figure 112006066783280-PAT00080
를 다음과 같이 구할 수 있다.In the formula (10)
Figure 112006066783280-PAT00079
If we put it in terms of the matrix inverse
Figure 112006066783280-PAT00080
Can be obtained as

Figure 112006066783280-PAT00081
Figure 112006066783280-PAT00081

(8)식 및 (9)식을 통해

Figure 112006066783280-PAT00082
를 추정하기 위해서는
Figure 112006066783280-PAT00083
와
Figure 112006066783280-PAT00084
값을 알아야 한다.Through (8) and (9)
Figure 112006066783280-PAT00082
In order to estimate
Figure 112006066783280-PAT00083
Wow
Figure 112006066783280-PAT00084
You need to know the value.

먼저,

Figure 112006066783280-PAT00085
에서 차체와 차축 간의 상대변위인
Figure 112006066783280-PAT00086
의 값은 상대변위센서로 직접 측정한 후 고주파 통과필터를 통해 DC옵셋 성분와 극저주파 잡음만 제거하여 구한다.
Figure 112006066783280-PAT00087
에서 차체 질량의 절대가속도는 (2)식과 같이 상대변위
Figure 112006066783280-PAT00088
의 값을 이용하여 구한다. 마지막으로
Figure 112006066783280-PAT00089
는 댐퍼구동유닛에서 댐퍼에 입력하는 전류를 피드백받아 자기유동성 댐퍼(Magneto rheological Damper) 모델식을 통해 그 전류값에 해당하는 힘을 구한다.first,
Figure 112006066783280-PAT00085
Relative displacement between body and axle in
Figure 112006066783280-PAT00086
The value of is obtained by directly measuring the relative displacement sensor and then removing only the DC offset component and the ultra low frequency noise through the high pass filter.
Figure 112006066783280-PAT00087
The absolute acceleration of the body mass at is the relative displacement
Figure 112006066783280-PAT00088
Obtained using Finally
Figure 112006066783280-PAT00089
Receives the current inputted to the damper from the damper driving unit and obtains the force corresponding to the current value through the magneto rheological damper model.

(8)식과 (9)식을 이용하여 시변 파라미터

Figure 112006066783280-PAT00090
와
Figure 112006066783280-PAT00091
를 추정하는 방법은 다음과 같은 순서로 이루어진다.Time-varying parameters using equations (8) and (9)
Figure 112006066783280-PAT00090
Wow
Figure 112006066783280-PAT00091
The method for estimating is made in the following order.

1) 위와 같은 방법으로

Figure 112006066783280-PAT00092
의 새로운 데이터를 얻는다.1) As above
Figure 112006066783280-PAT00092
Get new data.

2) 다음에 주어진 식에 의해 행렬

Figure 112006066783280-PAT00093
를 구한다.2) the matrix given by
Figure 112006066783280-PAT00093
Obtain

Figure 112006066783280-PAT00094
,
Figure 112006066783280-PAT00095
Figure 112006066783280-PAT00094
,
Figure 112006066783280-PAT00095

3) 추정할 파라미터 행렬

Figure 112006066783280-PAT00096
를 다음에 주어진 식에 의해 갱신시킨다.3) the parameter matrix to be estimated
Figure 112006066783280-PAT00096
Is updated by the expression given below.

Figure 112006066783280-PAT00097
Figure 112006066783280-PAT00097

다음으로, 본 발명은 차체 질량의 승차감을 개선할 목적으로 차체의 진동 감쇠력을 판단하는 차체의 공진주파수 대역(10Hz)에서 중간대역필터를 사용하여 자기유동성 가변형 댐퍼의 댐핑계수에 대한 보정값을 첨가함으로써 상기 공진주파수 대역(10Hz)에서 차체의 감쇠력을 증대시켜 차체의 승차감을 개선할 수 있게 되는 것이다. 위와 같이 차체의 공진주파수 대역(10Hz)에서 중간대역필터를 사용하여 자기유동성 가변형 댐퍼의 댐핑계수에 대한 보정값을 첨가하는 진행과정은 아래에서 구체적으로 살펴보기로 한다.Next, the present invention adds a correction value for the damping coefficient of the variable magnetic damper using an intermediate band filter in the resonant frequency band (10Hz) of the vehicle body for determining the vibration damping force of the vehicle body for the purpose of improving the ride comfort of the vehicle body mass. By increasing the damping force of the vehicle body in the resonance frequency band (10Hz) it is possible to improve the ride comfort of the vehicle body. As described above, the process of adding the correction value for the damping coefficient of the variable magnetic damper using the intermediate band filter in the resonant frequency band (10 Hz) of the vehicle body will be described in detail below.

1. 상대속도를 얻기 위한 상대변위 신호처리1. Relative Displacement Signal Processing to Obtain Relative Velocity

스카이훅 제어를 위한 상대속도는 (14)식과 같이 상대변위센서에서 얻어진 신호를 필터를 통해 DC-옵셋 성분과 신호를 저주파 잡음을 제거한 후 미분하여 얻어진다.Relative speed for skyhook control is obtained by differentiating DC-off component and low frequency noise signal through filter obtained from relative displacement sensor as shown in equation (14).

여기서

Figure 112006066783280-PAT00099
은 고주파 필터를 통과한 상대속도인
Figure 112006066783280-PAT00100
는 고주파 필 터에 사용된 차단주파수이고,
Figure 112006066783280-PAT00101
는 고주파 필터에 사용된 감쇠비를 나타낸다. (14)식에서 나타나는
Figure 112006066783280-PAT00102
,
Figure 112006066783280-PAT00103
등은 설계변수로써 차종 및 센서에 따라 달라질 수 있으며 차단 주파수
Figure 112006066783280-PAT00104
는 차량의 차체 질량의 공진영역인 1Hz보다 낮아야 한다. 만약 고주파 필터의 차단주파수
Figure 112006066783280-PAT00105
를 1Hz근방으로 설계한다면 DC-옵셋 성분이나 극저주파 신호의 차단 뿐만 아니라 차량의 원하는 신호까지 제거하기 때문에 정확한 정보를 얻을 수 없다. 그러므로 고주파 통과필터의 극저주파 신호를 감쇠시키는 속도를 좌우한다. 그러므로 빠른 감쇠를 위해서 본 발명에서는 감쇠비
Figure 112006066783280-PAT00106
를 0.7로 설정하였다.here
Figure 112006066783280-PAT00099
Is the relative velocity through the high frequency filter
Figure 112006066783280-PAT00100
Is the cutoff frequency used for the high frequency filter,
Figure 112006066783280-PAT00101
Denotes the attenuation ratio used in the high frequency filter. Appearing in (14)
Figure 112006066783280-PAT00102
,
Figure 112006066783280-PAT00103
Is a design variable, which may vary depending on the type of vehicle and the sensor.
Figure 112006066783280-PAT00104
Should be lower than 1Hz, which is the resonance region of the vehicle's body mass. If the cutoff frequency of the high frequency filter
Figure 112006066783280-PAT00105
If the design is near 1Hz, accurate information cannot be obtained because it not only blocks the DC-off component or very low frequency signal but also removes the desired signal from the vehicle. Therefore, the speed of attenuating the ultra low frequency signal of the high pass filter is influenced. Therefore, the damping ratio in the present invention for fast damping
Figure 112006066783280-PAT00106
Was set to 0.7.

2. 가중치를 얻기 위한 상대변위 신호처리2. Relative Displacement Signal Processing to Obtain Weights

게인을 조절하기 위한 가중치는 차축 질량의 공진주파수 영역에서 공진을 억제하여 승차감 향상을 얻는 데 사용된다. 가중치는 크게 두단계를 거쳐 얻어진다.The weight for adjusting the gain is used to suppress the resonance in the resonance frequency region of the axle mass to obtain a ride comfort improvement. The weight is largely obtained in two steps.

Figure 112006066783280-PAT00107
Figure 112006066783280-PAT00107

다음 단계로 (15)식과 같이

Figure 112006066783280-PAT00108
를 제곱하고 평균 역할을 하는 저주파 필터를 통과시킨다. In the next step, as in (15)
Figure 112006066783280-PAT00108
Square a and pass a low-frequency filter that acts as an average.

Figure 112006066783280-PAT00109
Figure 112006066783280-PAT00109

(16)식을 통해 얻어진

Figure 112006066783280-PAT00110
는 게인을 조절하기 위한 보정값인 가중치로 사용되어진다.Obtained through equation (16)
Figure 112006066783280-PAT00110
Is used as a weight which is a correction value for adjusting gain.

3. 통합신호처리3. Integrated Signal Processing

게인조절 스카이훅 제어(Gain-sdjusting skyhook control)에 사용되는 댐퍼계수의 보정값은 (17)식과 같이 얻어진다.The correction value of the damper coefficient used for gain-sdjusting skyhook control is obtained as shown in equation (17).

Figure 112006066783280-PAT00111
Figure 112006066783280-PAT00111

여기서

Figure 112006066783280-PAT00112
는 시스템의 특성에 따라 조절되는 상수이다. 위의 (17)식을 살펴보면
Figure 112006066783280-PAT00113
크기에 따라
Figure 112006066783280-PAT00114
의 값이 조절되는 것을 볼 수 있다.here
Figure 112006066783280-PAT00112
Is a constant adjusted according to the characteristics of the system. Looking at equation (17) above
Figure 112006066783280-PAT00113
According to the size
Figure 112006066783280-PAT00114
You can see that the value of is adjusted.

Figure 112006066783280-PAT00115
는 차체 질량의 공진주파수 영역인 10Hz 부근에서 가장 큰 값을 지니게 된다. 따라서 이 영역에서는 댐퍼계수의 보정값이 커지게 되고 차축의 공진을 억제하게 하는 강한 제어력이 발생하게 되어 차체 질량의 진동을 줄이게 된다.
Figure 112006066783280-PAT00115
Has the largest value near 10Hz, which is the resonant frequency range of the body mass. Therefore, in this region, the correction value of the damper coefficient is increased, and a strong control force for suppressing resonance of the axle is generated, thereby reducing vibration of the vehicle body mass.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에서는 반능동 현가시스템을 차체 질량과 차축 질량 사이의 상대변위정보 및 차체 질량과 차축 질량의 상대속도 및 차체의 공진주파수 대역(10Hz)대역에서 가변형 댐퍼의 댐핑계수에 대한 보정을 함으로써 스카이훅 제어에 의한 초기속도와 파라미터값의 상이함에도 불구하고 차체 질량속도의 정확하게 도출할 수 있게 되었고, 특히 차체 질량의 공진주파수 대역에서 차체의 감쇠력이 증대되어 차량의 승차감과 함께 주행안정성이 개선되는 효과는 물론 현가장치의 제작단가를 현저히 줄일 수 있어 경제적으로 매우 큰 효과가 나타나게 되는 것이다. As described above, the present invention provides a semi-active suspension system for the relative displacement information between the body mass and the axle mass, the relative speed of the body mass and the axle mass, and the damping coefficient of the variable damper in the resonant frequency band (10 Hz) of the body. By correcting, it is possible to accurately derive the body mass speed despite the difference between the initial speed and the parameter value by the sky hook control. Especially, the damping force of the body is increased in the resonant frequency band of the body mass. This improved effect, of course, can significantly reduce the manufacturing cost of the suspension device will be very economically effective.

Claims (7)

상대변위 센서와 스카이훅 제어로 자기유동성 댐퍼를 이용한 차량용 반능동 현가장치의 제어방법에 있어서,In the control method of a vehicle semi-active suspension using a magnetic fluid damper by the relative displacement sensor and the sky hook control, 스카이훅 제어에 필요한 차량모델을 차축 질량(바퀴)가 한개로 한정시킨 쿼터(quarter)모델로 설정하는 단계와: Setting the vehicle model required for skyhook control to a quarter model with one axle mass limited to one wheel: 상기 쿼터모델로 설정된 차체질량(
Figure 112006066783280-PAT00116
)에 대한 운동방정식(1)을 설정하는 단계와:Body weight set in the quarter model (
Figure 112006066783280-PAT00116
Setting up the kinematic equation (1) for 상기 운동방정식(1)에 대한 차체가속도(
Figure 112006066783280-PAT00117
)를 적분하여 차체질량(
Figure 112006066783280-PAT00118
)의 속도(
Figure 112006066783280-PAT00119
)를 도출하는 단계와:Body acceleration (1) for the equation of motion (1)
Figure 112006066783280-PAT00117
) To integrate the body mass (
Figure 112006066783280-PAT00118
Speed of
Figure 112006066783280-PAT00119
) And: 상기 운동방정식(1)에 의하여 도출된 차체질량(
Figure 112006066783280-PAT00120
)의 속도(
Figure 112006066783280-PAT00121
)와 함께 차체질량(
Figure 112006066783280-PAT00122
)과 차축질량(
Figure 112006066783280-PAT00123
)사이의 상대속도(
Figure 112006066783280-PAT00124
)를 이용하여 차체 질량과 가상의 기준면 사이의 스카이훅 제어에 의한 감쇠력을 추정하는 단계와:Body mass derived by the equation of motion (1)
Figure 112006066783280-PAT00120
Speed of
Figure 112006066783280-PAT00121
) And the body mass (
Figure 112006066783280-PAT00122
) And axle mass (
Figure 112006066783280-PAT00123
Relative speed between
Figure 112006066783280-PAT00124
Estimating the damping force by the skyhook control between the body mass and the imaginary reference plane using 상기 추정된 스카이훅 제어의 감쇠력에 따라 차축의 공진주파수대역(10Hz)에 중간대역필터를 적용하여 가변댐퍼의 댐핑계수를 보정하는 단계와:Correcting the damping coefficient of the variable damper by applying an intermediate band filter to the resonant frequency band (10 Hz) of the axle according to the estimated damping force of the skyhook control; 상기 스카이훅 제어에 의한 감쇠력과 차체와 차축사이에 설치된 자기유동성 가변댐퍼의 감쇠력이 동일하게 되도록 하는 단계를 포함하여 구현됨을 특징으로 하는 차량용 반능동 현가장치의 제어방법.And the damping force by the sky hook control and the damping force of the magnetic fluid variable damper installed between the vehicle body and the axle to be equal to each other. 제 1 항에 있어서, 차량모델은 1/4(quarter)차량 모델을 적용하는 것을 특징으로 하는 차량용 반능동 현가장치의 제어방법.The method of claim 1, wherein the vehicle model applies a quarter vehicle model. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 차체와 차축 사이에는 단 한개의 상대변위 센서가 부착됨을 특징으로 하는 차량용 반능동 현가장치의 제어방법.The control method according to claim 1 or 2, wherein only one relative displacement sensor is attached between the vehicle body and the axle. 제 1 항에 있어서, 차체질량의 속도는 차체 질량의 운동방정식을 적분하여 도출되는 것을 특징으로 하는 차량용 반능동 현가장치의 제어방법.The method of controlling a semi-active suspension for a vehicle according to claim 1, wherein the speed of the body mass is derived by integrating the equation of motion of the body mass. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 차체 질량의 운동방정식은 5. The equation of motion of claim 1 or 4 wherein
Figure 112006066783280-PAT00125
와 같이 도출됨을 특징으로 하는 차량용 반능동 현가장치의 제어방법.
Figure 112006066783280-PAT00125
A control method of a semi-active suspension for a vehicle, characterized in that derived. 제 1 항에 있어서, 가변댐퍼에 대한 댐핑계수의 보정은 차축 공진주파수인 10Hz 대역에서 중간대역필터로 보정하는 것을 특징으로 하는 차량용 반능동 현가장치의 제어방법.2. The control method of a semi-active suspension for a vehicle according to claim 1, wherein the damping coefficient for the variable damper is corrected with an intermediate band filter in a 10 Hz band which is an axle resonance frequency. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 중간대역필터의 댐핑계수에 대한 보정값은
Figure 112006066783280-PAT00126
와 같이 도출되는 것을 특징으로 하는 차량용 반능동 현가장치의 제어방법.The method of claim 1 or 6, wherein the correction value for the damping coefficient of the intermediate band filter is
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A control method of a semi-active suspension for a vehicle, characterized in that derived.
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