KR20140031023A - 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법 - Google Patents

전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 전동식 파워 스티어링(MDPS)에 있어서 궤도 계획(Trajectory Planning) 기법을 근거로 하는 다항 미분텀(Polynomial Differential Term)을 이용하여 조향시의 토크 에러를 보상할 수 있도록 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 제어부가 토크 센서를 통해서 스티어링휠의 조작에 따라 감지되는 실제 입력 토크값을 입력하는 단계, 상기 제어부가 상기 실제 입력 토크값에 대하여 궤도 계획 기법에 근거한 다항식의 미분텀을 계산하고, 그 계산 결과를 이상적인(Idial) 부스트 곡선의 토크 데이터로 설정하는 단계, 상기 제어부가 상기 제2단계에서 설정한 이상적인 부스트 곡선의 토크 데이터를 요구 토크(Desired Torque)로 하고, 상기 요구 토크를 근거로 토크 에러(Torque Error)의 미분 계산값을 반복적으로 피드백하여 지수 함수 형태의 감소 비율로 토크가 보상된 실제 적용 토크(Actual Torque)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법{Method for Controlling Torque Compensating of MDPS System}
본 발명은 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 전동식 파워 스티어링을 위한 토크 제어 기법의 메인 알고리즘에 있어서 다항식 미분텀의 부스트 곡선(Boost Curve)을 이용하여 조향 토크 에러를 보상할 수 있도록 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 동력 조향 장치인 파워 스티어링 장치는 운전자의 스티어링휠 조작력을 감소시키기 위한 장치로서, 그 중에서 전동식 파워 스티어링(Motor Driven Power Steering; MDPS) 장치는 유압을 대신하여 모터의 힘을 이용하는 장치로서, 기존의 유압식 파워 스티어링 장치와 대비하여 무게가 가볍고, 공간을 적게 차지하며, 오일교환이 필요 없으므로 승용 차량에서 최근에 널리 사용되고 있다.
상기 전동식 파워 스티어링 시스템은 모터가 스티어링 기어 박스와 너클을 연결하는 암(Arm)에 장착될 수도 있고, 스티어링휠과 연결된 스티어링 컬럼에 장착될 수도 있으나, 스티어링휠의 회전을 감지하여 스티어링휠의 회전 정도 및 차속에 따라 모터의 전원 인가량을 결정하는 기본 작동은 동일하다.
기본적으로 전동식 파워 스티어링 시스템은 모터와, 스티어링 기어박스, 토크 센서 등을 포함하고 있고, 제어 장치 측에서 토크센서를 통해 스티어링휠의 회전력을 감지하여 차속에 따라 모터에 전류를 인가하여 스티어링휠의 토크를 제어하며, 스티어링 기어박스가 스티어링샤프트를 통하여 구동력을 전달받아 회전방향을 변환하여 릴레이 로드와, 타이로드 및 너클암으로 구성된 암을 통해 전륜을 회전시킨다.
토크센서는 스티어링휠과 함께 회전하는 토션바의 거동 상태를 감지함에 의해, 스티어링휠의 조향각도 및 조향속도의 측정이 가능하다.
관련 기술로는 국내공개특허 제2010-0056312호(전동식 파워스티어링 시스템의 조향 보상방법)(2010.05.27)가 있다.
본 발명은 차량의 전동식 파워 스티어링(MDPS)에 있어서 궤도 계획(Trajectory Planning) 기법을 근거로 하는 다항 미분텀(Polynomial Differential Term)을 이용하여 조향시의 토크 에러를 보상할 수 있도록 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일측면에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법은, 제어부가 토크 센서를 통해서 스티어링휠의 조작에 따라 감지되는 실제 입력 토크값을 입력하는 제1단계, 상기 제어부가 상기 실제 입력 토크값에 대하여 궤도 계획 기법에 근거한 다항식의 미분텀을 계산하고, 그 계산 결과를 이상적인(Idial) 부스트 곡선의 토크 데이터로 설정하는 제2단계, 상기 제어부가 상기 제2단계에서 설정한 이상적인 부스트 곡선의 토크 데이터를 요구 토크(Desired Torque)로 하고, 상기 요구 토크를 근거로 토크 에러(Torque Error)의 미분 계산값을 반복적으로 피드백하여 지수 함수 형태의 감소 비율로 토크가 보상된 실제 적용 토크(Actual Torque)를 생성하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2단계에서, 상기 궤도 계획 기법에 근거한 다항식의 미분텀은,
Figure pat00001
(단, 상기 3차 다항식에는 a0, a1, a2, a3의 4개 바운더리(Boundary)의 자유도를 갖는 계수를 조건으로 갖고, 상기 "t"는 운전자 토크(Drive Torque)이고, "q(t)"는 운전자 토크를 매개변수로 갖는 어시스트 토크 함수에 해당됨)의 3차 다항식 함수 계산식에 의거하여,
Figure pat00002
(단, 상기 "ti"는 초기 운전자 토크를 나타냄에 따라 상기 "q(ti)"는 초기 운전자 토크에서의 어시스트 토크에 해당되고, 상기 "tf"는 핸들 끝단에서의 운전자 토크를 나타냄에 따라 상기 "q(tf)"는 핸들 끝단에서의 어시스트 토크에 해당됨)와 같이 주어진 토크 조건을 대입함에 따라,
Figure pat00003
와 같이 계산된 3차 다항식의 계수값을 1차 미분 및 2차 미분함에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2단계에서, 상기 궤도 계획 기법에 근거한 다항식의 미분텀은,
Figure pat00004
(단, 상기 5차 다항식에는 a0, a1, a2, a3,a4,a5의 6개 바운더리의 자유도를 갖는 계수를 조건으로 갖고, 상기 "t"는 운전자 토크이고, "q(t)"는 운전자 토크를 매개 변수로 하는 어시스트 토크에 해당됨)의 5차 다항식 함수 계산식에 의거하여,
Figure pat00005
(단, 상기 "ti"는 초기 운전자 토크를 나타냄에 따라 상기 "q(ti)"는 초기 운전자 토크에서의 어시스트 토크에 해당되고, 상기 "tf"는 핸들 끝단에서의 운전자 토크를 나타냄에 따라 상기 "q(tf)"는 핸들 끝단에서의 어시스트 토크에 해당됨)와 같이 주어진 토크 조건을 대입함에 따라,
Figure pat00006
와 같이 계산된 5차 다항식의 계수값을 1차 미분 및 2차 미분함에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
상기 제3단계에서, 상기 토크 에러는
Figure pat00007
(단, 상기 "τd"은 상기 궤도 계획 기법에 의해 생성할 수 있는 이상적인 토크에 해당하는 요구 토크(Disired Torque)이고, "τa"은 토크 보상 제어의 결과로 출력되는 실제 적용 토크(Actual Torque)이며, "τe"은 토크 에러(Torque Error)에 해당됨)의 토크 에러 계산식에 따라 계산되는 것을 특징으로 한다.
상기 제3단계에서, 상기 토크 에러의 미분 계산값은,
Figure pat00008
Figure pat00009
(단, 상기 "K"는 임의로 주어지는 게인(Gain) 값에 해당됨)인 것을 특징으로 한다.
상기 제3단계는, 상기 제어부에서 제1승산기가 상기 요구 토크(τd)와 상기 실제 적용 토크(τa)를 승산하여 출력하면, 게인 적용부가 상기 제1승산기로부터의 출력 토크값에 특정값으로 설정되는 게인값(K)을 적용하여 미분 계산식의 지수 함수 형태가 감소되는 비율로 보상되도록 하여 출력하는 단계와, 상기 제어부에서 제2승산기가 상기 게인 적용부를 통해 게인값(K)이 적용된 토크값과, 상기 요구 토크의 미분값(dτd/dt)을 각각 입력받아 승산하여 실제 적용 토크(τa)를 발생하되, 상기 실제 적용 토크(τa)가 반복적인 피드백 동작에 의해 상기 제1승산기에 입력되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제3단계는, 상기 제어부에서 토크 출력부가 상기 제2승산기와 상기 적분기로부터 출력되는 실제 적용 토크(τa)에 특정 시간(t)에 따라 설정된 게인값(Kt)의 1/Kt을 적용하여 출력 전류(ia)를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 차량의 전동식 파워 스티어링 시스템에서 궤도 계획 기법에 의해 다항식의 미분 방정식 계산으로 구해진 부스트 곡선을 근거로 하여 토크 보상 제어기를 이용한 토크 에러의 보상이 이루어질 수 있도록 함에 따라, 전동식 파워 스티어링의 토크 제어를 위한 알고리즘의 계산량을 최소화할 수 있고, 거동 기기의 부드러운 동작을 유도하기 위해 이용되는 궤도 계획 기법을 적용함으로써 보다 부드럽고 안정된 조향감을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법을 구현하기 위한 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도2c는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법으로서 궤도 계획 기법에 따라 3차 다항식 함수를 미분텀에 의해 계산하여 나타나는 부스트 곡선을 나타낸 도면이다.
도 3a내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법으로서 궤도 계획 기법에 따라 5차 다항식 함수를 미분텀에 의해 계산하여 나타나는 부스트 곡선을 나타낸 도면이다.
도 4는 3차 다항식과 5차 다항식 함수를 이용하여 나타나는 구동 토크 출력 결과를 보여주는 그래프 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법에서 궤도 계획 기법의 다항식 미분텀을 이용하여 토크 보상 제어를 수행하기 위한 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법을 구현하기 위한 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법을 구현하기 위한 시스템은, 토크 센서(10)와, 차속 센서(20), 메모리(30), 제어부(40), 모터부(50)를 포함한다.
상기 토크 센서(10)는 운전자의 스티어링휠 조작에 따른 회전 토크를 감지하고, 그에 따른 토크 감지 신호를 발생하는 것이다.
상기 차속 센서(20)는 차량의 주행에 따른 주행속도를 감지하고, 그에 따른 차속 감지 신호를 발생한다.
상기 메모리(30)는 거동 기기의 부드러운 동작을 유도하는 기법으로서 궤도 계획(Trajectory Planning) 기법에 따라 적용되는 다항식의 차수 계산과, 계산된 다항식의 미분 방정식을 이용한 미분텀으로 형상화시킬 수 있는 부스트 곡선의 이상적 토크 데이터를 생성하는 토크 생성 알고리즘 데이터가 저장되어 있다.
상기 제어부(40)는 상기 토크 센서(10)로부터의 토크 감지 신호와, 상기 차속 센서(20)로부터의 차속감지 신호를 입력받아서, 상기 메모리(30)의 토크 생성 알고리즘을 근거로 생성되는 이상적인 토크 데이터를 요구 토크(Desired Torque)로 하여, 토크 감지에 따라 검지되는 실제 토크(Actual Torque)에 대한 토크 에러(Torque Error)를 보상하는 제어를 수행한다.
상기 모터부(50)는 상기 제어부의 토크 보상 제어의 결과로 출력되는 토크 보상 전류를 인가받아 구동되어 토크 보상치에 대응하는 조향력이 발생되어 부드러운 조향 동작이 이루어지도록 한다.
한편, 상기 토크 생성 알고리즘에 적용된 궤도 계획 기법에 따른 다항식의 계산은, 3차 다항식과 5차 다항식을 이용하게 되는데, 우선 3차 다항식의 함수 계산식은 하기한 수학식 1과 같다.
Figure pat00010
여기서, 상기 상기 3차 다항식에는 a0, a1, a2, a3의 4개 바운더리(Boundary)의 자유도를 갖는 계수를 조건으로 갖고, 상기 "t"는 운전자 토크(Drive Torque)이고, "q(t)"는 운전자 토크를 매개변수로 갖는 어시스트 토크(Assist Torque) 함수에 해당된다.
또한, 상기 수학식 1과 같은 3차 다항식에 대해 주어지는 토크 조건은 하기한 바와 같다.
Figure pat00011
여기서, 상기 상기 "ti"는 초기 운전자 토크를 나타냄에 따라 상기 "q(ti)"는 초기 운전자 토크에서의 어시스트 토크에 해당되고, 상기 "tf"는 핸들 끝단에서의 운전자 토크를 나타냄에 따라 상기 "q(tf)"는 핸들 끝단에서의 어시스트 토크에 해당된다.
그 상태에서, 상기 3차 다항식에 상기 토크 조건들을 대입하여 계산하면 다항식의 각 계수에 대한 계산식은 하기한 수학식 2와 같이 나타난다.
Figure pat00012
상기 수학식 2와 같이 계산된 3차 다항식의 계수값은 도 2a에 도시된 그래프 형상으로 나타낼 수 있다.
그리고, 상기 3차 다항식의 계수값들을 1차 미분 방정식에 따라 1차 미분하면, 도 2b에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.
또한, 상기 3차 다항식의 계수값들에 대한 1차 미분 후에, 2차 미분 방정식에 따라 2차 미분하게 되면, 도 2c에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.
도 2b 및 도 2c의 그래프에서 수평축은 운전자의 스티어링휠 조작에 따라 감지되는 실제 입력 토크이고, 수직축은 3차 다항식의 계수값 적용에 따른 어시스트 토크(Assist Torque)(즉, 부스트 곡선에 의한 출력 토크(Boost Curve Out Torque))인데, 상기 수직축에 따라 나타나는 부스트 곡선은 시작 구간과 종료 구간에서는 가장 느린 동작 특성을 갖지만 중앙부로 갈수록 빠른 동작 특성을 갖게 됨에 따라, 부드러운 조향 동작을 위한 3차 다항식 미분텀을 이용한 이상적인(Idial) 토크 데이터로서 적용이 가능하다.
그 다음에, 상기 5차 다항식의 함수 계산식은 하기한 수학식 3과 같다.
Figure pat00013
여기서, 상기 5차 다항식에는 a0, a1, a2, a3,a4,a5의 6개 바운더리의 자유도를 갖는 계수를 조건으로 갖고, 상기 "t"는 운전자 토크이고, "q(t)"는 운전자 토크를 매개 변수로 하는 어시스트 토크에 해당된다.
또한, 상기 수학식 3과 같은 5차 다항식에 대해 주어지는 토크 조건은 하기한 바와 같다.
Figure pat00014
여기서, 상기 "ti"는 초기 운전자 토크를 나타냄에 따라 상기 "q(ti)"는 초기 운전자 토크에서의 어시스트 토크에 해당되고, 상기 "tf"는 핸들 끝단에서의 운전자 토크를 나타냄에 따라 상기 "q(tf)"는 핸들 끝단에서의 어시스트 토크에 해당된다.
그 상태에서, 상기 5차 다항식에 상기 토크 조건들을 대입하여 계산하면 다항식의 각 계수에 대한 계산식은 하기한 수학식 4와 같이 나타난다.
Figure pat00015
상기 수학식 4와 같이 계산된 5차 다항식의 계수값은 도 3a에 도시된 그래프 형상으로 나타낼 수 있다.
그리고, 상기 5차 다항식의 계수값들을 1차 미분 방정식에 따라 1차 미분하면, 도 3b에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.
또한, 상기 5차 다항식의 계수값들에 대한 1차 미분 후에, 2차 미분 방정식에 따라 2차 미분하게 되면, 도 3c에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.
도 3b 및 도 3c의 그래프에서, 수평축은 운전자의 스티어링휠 조작에 따라 감지되는 실제 입력 토크(Driver Torque)이고, 수직축은 5차 다항식의 계수값 적용에 따른 어시스트 토크(Assist Torque)(즉, 부스트 곡선에 의한 출력 토크(Boost Curve Out Torque))인데, 상기 수직축에 따라 나타나는 부스트 곡선은 시작 구간과 종료 구간에서는 가장 느린 동작 특성을 갖지만 중앙부로 갈수록 빠른 동작 특성을 갖게 됨에 따라, 부드러운 조향 동작을 위한 5차 다항식 미분텀을 이용한 이상적인(Idial) 토크 데이터로서 적용이 가능하다.
도 4는 3차 다항식과 5차 다항식 함수를 이용하여 나타나는 구동 토크 출력 결과를 보여주는 그래프 도면이다.
도 4에 도시된 바에 따르면, 그래프의 수평축이 실제 입력 토크이고, 수직축이 어시스트 토크로 설정한 상태에서, 3차(Third-Order) 다항식과 5차(Fifth-Order) 다항식의 미분 방정식 계산에 따라 각각 3차와 5차의 이상적인 부스트 곡선의 형상이 작성될 수 있다.
동 도면에서 보면 알 수 있듯이, 다항식 함수의 자유도(즉, 계수)가 많을수록 해당 부스트 곡선의 형상이 더 자유롭게 정의될 수 있을 뿐만 아니라 더 부드러운 조향 동작을 위한 토크 적용이 가능하지만, 계수가 많을수록 그 계산량이 증가하기 때문에 계산량적인 측면에서는 5차보다 3차 다항식이 더 유리할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따라 적용되는 토크 생성 알고리즘에 의한 궤도 계획 기법에 따른 3차, 5차 다항식의 미분텀으로부터 산출되는 부스트 곡선의 토크 데이터는 실질적인 토크와는 차이를 갖는 이상적인 데이터 형태이므로, 상기 제어부(40)에서는 상기 3차, 5차 다항식에 의한 이상적인 토크 데이터를 근거로 하여 운전자의 스티어링휠 조작에 따른 실제 입력 토크에 대한 토크 에러의 보상 제어를 수행하기 위한 토크 보상 제어기를 구비할 필요성이 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법에서 궤도 계획 기법의 다항식 미분텀을 이용하여 토크 보상 제어를 수행하기 위한 구성을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(40)에 구성된 토크 보상 제어기는 제1승산기(60)와, 게인(Gain) 적용부(62), 제2승산기(64), 적분기(66), 토크 출력부(68)를 포함한다.
상기한 구성을 갖는 토크 보상 제어기는 하기한 수학식 5와 같은 토크 에러 계산식을 근거로 하여 동작한다.
Figure pat00016
여기서, 상기 "τd"은 상기 궤도 계획 기법에 의해 생성할 수 있는 이상적인 토크에 해당하는 요구 토크(Disired Torque)이고, "τa"은 토크 보상 제어의 결과로 출력되는 실제 적용 토크(Actual Torque)이며, "τe"은 토크 에러(Torque Error)이다.
상기 수학식 5를 기초로 하여 토크 에러를 1차 미분 계산하면 하기한 수학식 6과 같이 나타난다.
Figure pat00017
Figure pat00018
따라서, 상기 토크 보상 제어기는 상기 수학식 6에 근거하여 이루어진 논리 회로에 해당되는데, 상기 제1승산기(60)는 상기 요구 토크(τd)와 상기 실제 적용 토크(τa)를 승산하여 출력하고, 상기 게인(Gain) 값 적용부(62)는 상기 제1승산기(60)로부터의 출력 토크값에 특정값으로 설정되는 게인값(K)을 적용하여 미분 계산식의 지수 함수 형태가 감소되는 비율로 보상되도록 함에 의해, 지수 함수값에 의존한 보상이 이루어지도록 한다.
즉, 상기 수학식 6에 나타나 있는 바와 같이, 상기 토크 에러의 계산식에 따른 1차 미분 방정식은 그 해가 지수(Exponential) 함수의 형태를 가지고 있기 때문에, 지수의 기하급수적인 증감 특성에 따라 상기 게인 적용부(62)의 게인값(K)이 설정되는 정도에 대응하여 지수함수의 감소에 따른 보상이 이루어지게 된다.
또한, 상기 제2승산기(64)는 상기 게인 적용부(62)를 통해 게인값(K)이 적용된 토크값과, 상기 요구 토크의 미분값(dτd/dt)을 각각 입력받아 승산하여 실제 적용 토크(τa)를 발생한다.
한편, 상기 제2승산기(64)를 통해 출력되는 실제 적용 토크(τa)는 상기 적분기(66)를 통과하여 피드백 동작에 의해 상기 제1승산기(60)에 입력되는데, 상기 실제 적용 토크(τa)의 피드백 동작은 반복적으로 이루어진다.
상기 토크 출력부(68)는 상기 적분기(66)로부터 출력되는 실제 적용 토크(τa)에 특정 시간(t)에 따라 설정된 게인값(Kt)의 1/Kt을 적용하여 상기 모터부(50)에 출력하기 위한 출력 전류(ia)를 발생한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10:토크 센서 20:차속 센서
30:메모리 40:제어부
50:모터부 60,64:승산기
62:게인(Gain) 값 적용부 66:적분기
68:토크 출력부

Claims (7)

  1. 제어부가 토크 센서를 통해서 스티어링휠의 조작에 따라 감지되는 실제 입력 토크값을 입력하는 제1단계;
    상기 제어부가 상기 실제 입력 토크값에 대하여 궤도 계획(Trajectory Planning) 기법에 근거한 다항식의 미분텀(Differential Term)을 계산하고, 그 계산 결과를 이상적인(Idial) 부스트 곡선의 토크 데이터로 설정하는 제2단계;
    상기 제어부가 상기 제2단계에서 설정한 이상적인 부스트 곡선의 토크 데이터를 요구 토크(Desired Torque)로 하고, 상기 요구 토크를 근거로 토크 에러(Torque Error)의 미분 계산값을 반복적으로 피드백하여 지수 함수 형태의 감소 비율로 토크가 보상된 실제 적용 토크(Actual Torque)를 생성하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 궤도 계획 기법에 근거한 다항식의 미분텀은,
    Figure pat00019

    (단, 상기 상기 3차 다항식에는 a0, a1, a2, a3의 4개 바운더리(Boundary)의 자유도를 갖는 계수를 조건으로 갖고, 상기 "t"는 운전자 토크(Drive Torque)이고, "q(t)"는 운전자 토크를 매개변수로 갖는 어시스트 토크 함수에 해당됨)
    의 3차 다항식 함수 계산식에 의거하여,
    Figure pat00020

    (단, 상기 상기 "ti"는 초기 운전자 토크를 나타냄에 따라 상기 "q(ti)"는 초기 운전자 토크에서의 어시스트 토크에 해당되고, 상기 "tf"는 핸들 끝단에서의 운전자 토크를 나타냄에 따라 상기 "q(tf)"는 핸들 끝단에서의 어시스트 토크에 해당됨)
    와 같이 주어진 토크 조건을 대입함에 따라,
    Figure pat00021

    와 같이 계산된 3차 다항식의 계수값을 1차 미분 및 2차 미분함에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 궤도 계획 기법에 근거한 다항식의 미분텀은,
    Figure pat00022

    (단, 상기 5차 다항식에는 a0, a1, a2, a3,a4,a5의 6개 바운더리의 자유도를 갖는 계수를 조건으로 갖고, 상기 "t"는 운전자 토크이고, "q(t)"는 운전자 토크를 매개 변수로 하는 어시스트 토크에 해당됨)
    의 5차 다항식 함수 계산식에 의거하여,
    Figure pat00023

    (단, 상기 "ti"는 초기 운전자 토크를 나타냄에 따라 상기 "q(ti)"는 초기 운전자 토크에서의 어시스트 토크에 해당되고, 상기 "tf"는 핸들 끝단에서의 운전자 토크를 나타냄에 따라 상기 "q(tf)"는 핸들 끝단에서의 어시스트 토크에 해당됨)
    와 같이 주어진 토크 조건을 대입함에 따라,
    Figure pat00024

    와 같이 계산된 5차 다항식의 계수값을 1차 미분 및 2차 미분함에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3단계에서, 상기 토크 에러는
    Figure pat00025

    (단, 상기 "τd"은 상기 궤도 계획 기법에 의해 생성할 수 있는 이상적인 토크에 해당하는 요구 토크(Disired Torque)이고, "τa"은 토크 보상 제어의 결과로 출력되는 실제 적용 토크(Actual Torque)이며, "τe"은 토크 에러(Torque Error)에 해당됨)
    의 토크 에러 계산식에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제3단계에서, 상기 토크 에러의 미분 계산값은,
    Figure pat00026

    Figure pat00027

    (단, 상기 "K"는 임의로 주어지는 게인(Gain) 값에 해당됨)
    인 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제3단계는, 상기 제어부에서 제1승산기가 상기 요구 토크(τd)와 상기 실제 적용 토크(τa)를 승산하여 출력하면, 게인 적용부가 상기 제1승산기로부터의 출력 토크값에 특정값으로 설정되는 게인값(K)을 적용하여 미분 계산식의 지수 함수 형태가 감소되는 비율로 보상되도록 하여 출력하는 단계와,
    상기 제어부에서 제2승산기가 상기 게인 적용부를 통해 게인값(K)이 적용된 토크값과, 상기 요구 토크의 미분값(dτd/dt)을 각각 입력받아 승산하여 실제 적용 토크(τa)를 발생하되, 상기 실제 적용 토크(τa)가 적분기를 거쳐서 반복적인 피드백 동작에 의해 상기 제1승산기에 입력되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제3단계는, 상기 제어부에서 토크 출력부가 상기 제2승산기와 상기 적분기로부터 출력되는 실제 적용 토크(τa)에 특정 시간(t)에 따라 설정된 게인값(Kt)의 1/Kt을 적용하여 출력 전류(ia)를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 토크 보상 제어 방법.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110161845A (zh) * 2019-06-26 2019-08-23 西南石油大学 一种指数型闭环控制方法
US10689024B2 (en) 2017-09-08 2020-06-23 Hyundai Motor Company Method for determining assist torque of power steering system

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