KR20230070715A - Apparatus for controlling motor driven power steering apparatus and method thereof - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a control device of an electric steering apparatus and a method thereof. The control device of the electric steering apparatus of the present invention comprises: a steering angle accumulation unit which accumulates a command steering angle output from an autonomous driving module; a change amount prediction unit which predicts a steering angle change amount by reflecting a steering angular velocity and a vehicle speed from the command steering angle accumulated in the steering angle accumulation unit; and a position control unit which outputs a final steering angle by adjusting position control gain for the command steering angle based on the steering angle change amount and the vehicle speed predicted by the change amount prediction unit. An objective of the present invention is to provide the control device of the electric steering apparatus, which adjusts control responsiveness of a position controller, and the method thereof.

Description

전동식 조향장치의 제어장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING MOTOR DRIVEN POWER STEERING APPARATUS AND METHOD THEREOF}Control device and method of electric power steering device {APPARATUS FOR CONTROLLING MOTOR DRIVEN POWER STEERING APPARATUS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 전동식 조향장치의 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자율 주행 중 조타범위가 작은 직진이나 완만한 선회 조타 주행 시 차량의 좌우 떨림으로 인하여 미세 조타 보정이 필요할 경우 조향각 변화량을 미리 예측하여 위치제어기의 제어 응답성을 조절하는 전동식 조향장치의 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a control device and method for an electric power steering device, and more particularly, to a steering angle change amount when fine steering correction is required due to left and right shaking of a vehicle during straight or gentle turning steering with a small steering range during autonomous driving. It relates to a control device and method for an electric power steering device that adjusts the control responsiveness of a position controller by predicting in advance.

자동차 기술의 발달과 더불어 운전자의 조작없이 스스로 운행할 수 있는 자율주행 차량의 보급이 급속히 진전될 것으로 예상되고 있으며, 이러한 자율주행 차량은 여러 가지의 센서와 제어 시스템을 인공지능으로 컨트롤 하여 스스로 운전이 가능한 자동차를 말한다. With the development of automobile technology, it is expected that the spread of self-driving vehicles that can operate on their own without driver's control will rapidly advance. These autonomous vehicles control various sensors and control systems with artificial intelligence to drive themselves say possible cars.

또한 자율주행 차량은 운전자의 부주의한 실수로 인한 사고나 공격적인 형태의 운전을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 무면허, 맹인, 미성년자까지도 차량을 자유롭게 이용할 수 있다는 장점이 있으며, 특히 자율주행 차량의 안전성에 대해서는 많은 연구가 이루어지고 있다. 예컨대 자율주행 모드에서 운전자가 직접 차량을 조작하는 수동모드로 전환(또는 천이)되는 경우에 차량 제어권을 운전자에게 안정적으로 전환하는 기술에 관련된 연구는 많이 진행되고 있다.In addition, autonomous vehicles not only prevent accidents caused by careless mistakes of drivers or aggressive driving, but also have the advantage that unlicensed, blind, and minors can freely use vehicles. In particular, regarding the safety of autonomous vehicles, A lot of research is being done. For example, when a vehicle is switched (or transitioned) from an autonomous driving mode to a manual mode in which the driver directly manipulates the vehicle, a lot of research is being conducted related to a technology for stably switching the right to control the vehicle to the driver.

하지만 자율주행 차량이 자율주행 모드 동작 중 사용자에게 안정감(예 : 안정감이 떨어질 경우 자율주행에 대하여 불안이나 불신이 발생할 수 있음)을 유지할 수 있도록 하는 분야의 연구는 미비한 상황이다.However, research in the field of enabling an autonomous vehicle to maintain a sense of stability (e.g., anxiety or distrust in autonomous driving may occur if the sense of stability is reduced) to the user during autonomous driving mode operation is insufficient.

예컨대 자율주행 차량이 자율주행 모드 동작 중 주행 속도의 변화(예 : 주행 속도가 저속에서 고속으로 변화되거나 고속에서 저속으로 변화)됨에 따라, 전동식 조향장치(MDPS ; MOTOR DRIVEN POWER STEERING)의 제어를 위한 동작모드(또는 MDPS 제어 모드)가 천이될 때 이질감이 발생하는 문제점이 있다. For example, as the driving speed of an autonomous vehicle changes (eg, driving speed changes from low speed to high speed or from high speed to low speed) during autonomous driving mode operation, for control of the motor driven power steering (MDPS) There is a problem in that a feeling of heterogeneity occurs when an operation mode (or MDPS control mode) transitions.

가령, 차량의 주행 속도가 저속에서 고속(또는 고속에서 저속)으로 변경될 경우, MDPS 제어를 위한 동작모드도 위치제어 모드에서 토크제어 모드(또는 토크제어 모드에서 위치제어 모드)로 변경되는데, 이렇게 전동식 조향장치의 제어를 위한 동작모드가 변경되는 중간 과정에서 출력 차이가 발생하게 되는 문제점이 있다.For example, when the driving speed of the vehicle changes from low speed to high speed (or from high speed to low speed), the operation mode for MDPS control is also changed from position control mode to torque control mode (or from torque control mode to position control mode). There is a problem in that an output difference occurs in an intermediate process in which an operation mode for controlling an electric steering device is changed.

이와 같이 전동식 조향장치의 제어를 위한 동작모드가 변경되는 중간 과정에서 출력 차이가 발생할 경우, 탑승자는 불안감을 느끼게 되는(즉, 안정감이 떨어지는) 문제점이 있다. In this way, when an output difference occurs in the middle process of changing the operation mode for controlling the electric steering device, there is a problem in that the occupant feels insecure (ie, the sense of stability is reduced).

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-1779823호(2017.09.13. 등록, 자율주행차량의 제어 모드 전환 방법 및 그 장치)에 개시되어 있다. The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1779823 (registered on September 13, 2017, method for switching control mode of autonomous vehicle and its device).

위에서 언급한 제어모드의 전환뿐만 아니라 자율 주행 중 조타 범위가 작은, 즉 직진주행이나 완만한 선회주행 등을 수행 시 전동식 조향장치(MDPS나 EPS)에 미세 좌,우 지령 조향각을 인가하게 된다. In addition to the control mode conversion mentioned above, fine left and right command steering angles are applied to the electric steering system (MDPS or EPS) when the steering range is small during autonomous driving, that is, straight driving or gentle turning driving.

실제로 자율 주행 중에 직진이나 완만한 선회 조타를 할 경우, 차량의 조향각을 유지해야 하지만 횡방향의 바람이나 노면의 상태, 그리고 차량의 지오메트리, 타이어 편심 등등 다양한 외부 환경으로 인하여 차량이 좌,우로 미세하고 빠르게 흔들리게 되어 위치제어기의 에러가 동일하게 발생하게 된다. 이때 전동식 조향장치도 위치제어를 통해 보정을 하지만 자율주행 모듈에서도 피드백으로 받은 전동식 조향장치의 조향각을 입력받아 서로 각각 제어를 하게 되어 오히려 서로 싱크가 맞질 않아 제어발산을 하거나 좌,우 흔들리는 조타보정으로 전동식 조향장치의 제어가 불안정해 질 수 있고 탑승자에게 이질감을 줄 수 있다. In fact, when driving straight or gently turning during autonomous driving, the steering angle of the vehicle must be maintained. It shakes rapidly, so the error of the position controller occurs the same. At this time, the electric steering system is also corrected through position control, but the autonomous driving module also controls each other by receiving the steering angle of the electric steering system received as feedback. The control of the electric steering system may become unstable and a sense of difference may be given to the occupants.

이와 같이 자율주행 시스템에서 직진주행이나 완만한 선회주행 등을 위해 미세 작은 보정 지령 조향각을 전동식 조향장치에 인가했을 경우, 실제적으로는 제어가 잘 되지 않을 뿐만 아니라 서로 싱크가 맞지 않아 오히려 역 제어가 이루어지는 등 제어 불안정성을 유발하는 경우가 많이 발생하는 문제점이 있다. In this way, in the autonomous driving system, when a finely small correction command steering angle is applied to the electric steering device for straight driving or gentle turning driving, in reality, not only does the control not work well, but also reverse control occurs because they do not sync with each other. There is a problem that often causes control instability.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 지령 조향각의 변화량을 현재 받은 지령 조향각을 기반으로 구하고 변화량이 작을 경우에만 제어기 게인을 낮추는 등의 제안들이 많이 있으나 이러한 방법은 즉각적인 제어 반응이 불가능 한 문제점이 있다. Therefore, in order to solve this problem, there are many proposals such as obtaining the change in the command steering angle based on the currently received command steering angle and lowering the controller gain only when the change amount is small, but these methods have a problem in that immediate control response is impossible.

즉, 다음 스텝에서 빠른 조타 변화가 이루어질 경우 기존에 낮추어져 있던 게인 설정상태를 순간적으로 빠르게 변경할 수 없어 빠른 응답이 필요한 제어동작 시 응답성이 저하 될 수 있는 문제점이 있다. That is, when a quick steering change is made in the next step, the previously lowered gain setting state cannot be changed instantaneously, so there is a problem in that responsiveness may deteriorate during a control operation requiring a quick response.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 자율 주행 중 조타범위가 작은 직진이나 완만한 선회 조타 주행 시 차량의 좌우 떨림으로 인하여 미세 조타 보정이 필요할 경우 조향각 변화량을 미리 예측하여 위치제어기의 제어 응답성을 조절하는 전동식 조향장치의 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. The present invention has been made to improve the above problems, and an object of the present invention according to one aspect is to require fine steering correction due to left and right shaking of the vehicle during straight or gentle turning steering with a small steering range during autonomous driving. To provide a control device and method for an electric power steering device that adjusts the control responsiveness of a position controller by predicting the amount of steering angle change in advance in case of an emergency.

본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향장치의 제어장치는, 자율주행 모듈에서 출력되는 지령 조향각을 누적하는 조향각 누적부; 조향각 누적부에 누적된 지령 조향각으로부터 조향 각속도와 차속을 반영하여 조향각 변화량을 예측하는 변화량 예측부; 및 변화량 예측부에서 예측된 조향각 변화량과 차속을 기반으로 지령 조향각에 대한 위치제어 게인을 조정하여 최종 조향각을 출력하는 위치 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A control apparatus for an electric steering apparatus according to an aspect of the present invention includes a steering angle accumulator for accumulating command steering angles output from an autonomous driving module; a change amount prediction unit that predicts a steering angle change amount by reflecting the steering angle speed and vehicle speed from the command steering angle accumulated in the steering angle accumulator; and a position control unit configured to output a final steering angle by adjusting a position control gain for the command steering angle based on the steering angle change amount and vehicle speed predicted by the change amount prediction unit.

본 발명에서 변화량 예측부는, 조향각 누적부에 누적된 누적값에서 랜덤으로 추출한 데이터를 통해 연립방정식을 도출하고, 도출된 연립방정식에서 조향각속도와 차속을 기반으로 임계범위를 설정한 후 임계범위 안에 포함되는 데이터 개수를 추출하여 설정된 확률을 갖도록 연립방정식을 반복적으로 도출하여 조향각 변화량을 예측하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the variation prediction unit derives a simultaneous equation through randomly extracted data from the accumulated values accumulated in the steering angle accumulator, sets a critical range based on the steering angle speed and vehicle speed in the derived simultaneous equation, and then includes it within the critical range. It is characterized in that the amount of steering angle change is predicted by repeatedly deriving simultaneous equations to have a set probability by extracting the number of data to be determined.

본 발명에서 변화량 예측부는, 연립방정식에서 y축 기준으로 조향각속도가 클수록 임계범위를 넓게 설정하고, 차속이 높을수록 임계범위를 좁게 설정하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the variation prediction unit is characterized in that the threshold range is set wider as the steering angular velocity increases with respect to the y-axis in the simultaneous equation, and the threshold range is set narrower as the vehicle speed increases.

본 발명에서 변화량 예측부는, 차속이 높을수록 확률을 높게 설정하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the variation prediction unit is characterized in that the higher the vehicle speed, the higher the probability is set.

본 발명에서 변화량 예측부는, 반복적으로 도출한 최종 연립방정식의 기울기로 조향각 변화량을 예측하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the variation prediction unit is characterized in predicting the steering angle variation with the slope of the final simultaneous equations repeatedly derived.

본 발명에서 위치 제어부는, 차속과 조향각 변화량의 2차원 테이블 맵을 통해, 차속이 높고 조향각 변화량이 낮을수록 위치제어 게인을 낮추는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the position controller lowers the position control gain as the vehicle speed is high and the steering angle change amount is low through a two-dimensional table map of vehicle speed and steering angle change amount.

본 발명의 다른 측면에 따른 전동식 조향장치의 제어방법은, 전동식 조향장치의 조향각 누적부가 자율주행 모듈에서 출력되는 지령 조향각을 누적하는 단계; 변화량 예측부가 조향각 누적부에 누적된 지령 조향각으로부터 조향 각속도와 차속을 반영하여 조향각 변화량을 예측하는 단계; 위치 제어부가 변화량 예측부에서 예측된 조향각 변화량과 차속을 기반으로 지령 조향각에 대한 위치제어 게인을 조정하는 단계; 및 위치 제어부가 자율주행 모듈에서 출력되는 지령 조향각에 위치제어 게인을 적용하여 최종 조향각을 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A control method of an electric steering device according to another aspect of the present invention includes accumulating a steering angle command output from an autonomous driving module by a steering angle accumulator of the electric steering device; predicting a steering angle change by a change estimation unit by reflecting the steering angular velocity and the vehicle speed from the command steering angle accumulated in the steering angle accumulation unit; adjusting, by a position control unit, a position control gain for a command steering angle based on a steering angle change amount and a vehicle speed predicted by a change amount prediction unit; and outputting, by the position control unit, a final steering angle by applying a position control gain to the steering angle command output from the autonomous driving module.

본 발명에서 조향각 변화량을 예측하는 단계는, 변화량 예측부가 조향각 누적부에 누적된 누적값에서 랜덤으로 추출한 데이터를 통해 연립방정식을 도출하는 단계; 도출된 연립방정식에서 조향각속도와 차속을 기반으로 임계범위를 설정하는 단계; 임계범위 안에 포함되는 데이터 개수를 추출하는 단계; 추출된 데이터 개수가 설정된 확률을 갖도록 위의 과정을 반복하여 최종 연립방정식을 도출하는 단계; 및 최종 연립방정식의 기울기를 기반으로 조향각 변화량을 예측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the step of estimating the amount of steering angle change may include deriving a simultaneous equation through data randomly extracted from the accumulated value accumulated in the steering angle accumulator by the change amount prediction unit; Setting a critical range based on the steering angular velocity and the vehicle speed in the derived simultaneous equations; extracting the number of data included in the threshold range; Deriving a final system of equations by repeating the above process so that the number of extracted data has a set probability; and estimating a steering angle variation based on the gradient of the final system of equations.

본 발명에서 임계범위를 설정하는 단계는, 변화량 예측부가 연립방정식에서 y축 기준으로 조향각속도가 클수록 임계범위를 넓게 설정하고, 차속이 높을수록 임계범위를 좁게 설정하는 것을 특징으로 한다. In the step of setting the threshold range in the present invention, the variation prediction unit sets the threshold range wider as the steering angular speed increases with respect to the y-axis in the simultaneous equation, and sets the threshold range narrower as the vehicle speed increases.

본 발명에서 최종 연립방정식을 도출하는 단계는, 변화량 예측부가 차속이 높을수록 확률을 높게 설정하는 것을 특징으로 한다. In the step of deriving the final simultaneous equations in the present invention, the variation predictor sets a higher probability as the vehicle speed increases.

본 발명에서 최종 조향각을 출력하는 단계는, 위치 제어부가 차속과 조향각 변화량의 2차원 테이블 맵을 통해, 차속이 높고 조향각 변화량이 낮을수록 위치제어 게인을 낮추는 것을 특징으로 한다. In the step of outputting the final steering angle in the present invention, the location control unit lowers the position control gain as the vehicle speed is high and the steering angle change amount is low through a two-dimensional table map of vehicle speed and steering angle change amount.

본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향장치의 제어장치 및 그 방법은 자율 주행 중 조타범위가 작은 직진이나 완만한 선회 조타 주행 시 차량의 좌우 떨림으로 인하여 미세 조타 보정이 필요할 경우 조향각 변화량을 미리 예측하여 위치제어기의 제어 응답성을 조절함으로써 부드럽게 조향으로 차량의 거동 및 조타 이질감을 개선할 수 있다. An electric steering control apparatus and method according to an aspect of the present invention predicts the amount of change in steering angle in advance when fine steering correction is required due to left and right shaking of a vehicle during straight or gentle turning steering with a small steering range during autonomous driving. By adjusting the control responsiveness of the position controller, it is possible to improve the vehicle's behavior and steering heterogeneity through smooth steering.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 제어장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a block configuration diagram showing a control device for an electric power steering device according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a control method of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향장치의 제어장치 및 그 방법을 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.Hereinafter, a control device and method for an electric power steering device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 제어장치를 나타낸 블록 구성도이다. 1 is a block configuration diagram showing a control device for an electric power steering device according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 제어장치는, 조향각 누적부(20), 변화량 예측부(30) 및 위치 제어부(40)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1 , a control device for an electric steering apparatus according to an embodiment of the present invention may include a steering angle accumulator 20 , a variation estimation unit 30 and a position control unit 40 .

조향각 누적부(20)는 자율주행 모듈(10)에서 출력되는 지령 조향각을 누적할 수 있다. The steering angle accumulator 20 may accumulate command steering angles output from the autonomous driving module 10 .

이때 자율주행 모듈(10)에서 출력되는 지령 조향각은 동시에 위치 제어부(40)로도 출력된다. At this time, the command steering angle output from the autonomous driving module 10 is also output to the position control unit 40 at the same time.

변화량 예측부(30)는 조향각 누적부(20)에 설정시간 누적된 지령 조향각으로부터 조향 각속도와 차속을 반영하여 조향각 변화량을 예측할 수 있다. The change amount prediction unit 30 may estimate the steering angle change amount by reflecting the steering angle speed and vehicle speed from the command steering angle accumulated by the steering angle accumulator 20 for a set time.

여기서 변화량 예측부(30)는 조향각 누적부(20)에 설정시간 누적된 누적값에서 랜덤으로 2개 이상의 데이터를 추출한 후 추출한 데이터를 통해 연립방정식을 도출한다. Here, the change amount predictor 30 randomly extracts two or more pieces of data from the accumulated value accumulated for a set time in the steering angle accumulator 20 and then derives a simultaneous equation through the extracted data.

그리고, 도출된 연립방정식에서 조향각속도와 차속을 기반으로 임계범위를 설정하고 임계범위 안에 포함되는 데이터 개수를 추출한다. Then, a critical range is set based on the steering angular velocity and vehicle speed in the derived system of equations, and the number of data included in the critical range is extracted.

여기서 임계범위는 y축의 조향각 기준으로 조향각속도가 클수록 임계범위를 넓게 설정하고, 차속이 높을수록 임계범위를 좁게 설정할 수 있다. Here, the threshold range may be set wider as the steering angular speed increases based on the steering angle of the y-axis, and narrower as the vehicle speed increases.

즉, 임계범위가 넓게 설정될 경우 조향각의 변동이 많은 데이터를 추출하게 되고, 임계범위가 좁게 설정될 경우 조향각의 변동이 적은 데이터를 추출하게 된다. That is, when the threshold range is set wide, data with a large steering angle variation is extracted, and when the threshold range is set narrowly, data with a small steering angle variation is extracted.

변화량 예측부(30)는 이렇게 추출된 데이터의 개수가 설정된 확률을 만족할 때까지 위의 과정인 랜덤 데이터를 추출하여 연립방정식을 도출하여 임계범위에 포함되는 데이터 개수를 추출하는 과정을 반복하여 최종 연립방정식을 도출한다. The variation prediction unit 30 repeats the process of extracting the number of data included in the critical range by extracting random data, deriving a simultaneous equation, and repeating the process of extracting the number of data included in the critical range until the number of data extracted in this way satisfies the set probability. derive the equation

여기서 확률은 차속이 높을수록 높게 설정할 수 있다. 즉, 차속이 높은 경우 확률을 높여 안정성을 높이도록 한다. Here, the probability may be set higher as the vehicle speed increases. That is, when the vehicle speed is high, the probability is increased to increase stability.

이렇게 최종 연립방정식을 도출한 후 최종 연립방정식의 기울기로 조향각 변화량을 예측할 수 있다. After deriving the final system of equations in this way, the amount of steering angle change can be predicted by the slope of the final system of equations.

위치 제어부(40)는 변화량 예측부(30)에서 예측된 조향각 변화량과 차속을 기반으로 지령 조향각에 대한 위치제어 게인을 조정하여 설정하고, 설정된 위치제어 게인을 자율주행 모듈(10)에서 출력되는 지령 조향각에 적용하여 최종 조향각을 출력하여 위치제어를 수행할 수 있다. The position control unit 40 adjusts and sets the position control gain for the command steering angle based on the steering angle change amount and vehicle speed predicted by the change amount predictor 30, and sets the set position control gain as a command output from the autonomous driving module 10. Position control can be performed by outputting the final steering angle by applying it to the steering angle.

즉, 위치 제어부(40)는 차속과 조향각 변화량의 2차원 테이블 맵을 통해 차속이 높고 조향각 변화량이 낮을수록 위치제어 게인을 낮출 수 있다. That is, the position control unit 40 may lower the position control gain as the vehicle speed is high and the steering angle change amount is low through a two-dimensional table map of vehicle speed and steering angle change amount.

위치 제어부(40)에서 조향각 변화량이 낮거나 차속이 높은 민감한 제어가 불 필요한 상황일 경우, 즉 미리 예측된 주행경로나 지령조타 변화를 통하여 위치제어 게인을 가변시킴으로써 부드러운 주행감을 제공 해 줄 수 있다. When the steering angle change in the position control unit 40 is low or the vehicle speed is high, in a situation where sensitive control is unnecessary, that is, a smooth driving feeling can be provided by varying the position control gain through a previously predicted driving path or command steering change.

예를 들어, 직진 주행이나 선회 주행과 같이 좌,우 미세보정이 필요 없는 상황일 경우, 위치제어의 반응성을 다소 낮추어 지령 조향각에 대한 제어 응답성을 조절함으로써 완만하게 차량의 횡 방향 제어가 이루어 질 수 있다. For example, in situations where left and right fine correction is not required, such as straight driving or turning driving, the responsiveness of position control is slightly lowered to adjust the control responsiveness to the command steering angle, so that the vehicle can be controlled in the lateral direction smoothly. can

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전동식 조향장치의 제어장치에 따르면, 자율 주행 중 조타범위가 작은 직진이나 완만한 선회 조타 주행 시 차량의 좌우 떨림으로 인하여 미세 조타 보정이 필요할 경우 조향각 변화량을 미리 예측하여 위치제어기의 제어 응답성을 조절함으로써 부드럽게 조향으로 차량의 거동 및 조타 이질감을 개선할 수 있다. As described above, according to the control device of the electric steering device according to the embodiment of the present invention, steering angle change amount when fine steering correction is required due to left and right shaking of the vehicle during straight driving with a small steering range or gentle turning steering driving during autonomous driving. By predicting in advance and adjusting the control responsiveness of the position controller, it is possible to improve the vehicle's behavior and steering heterogeneity through smooth steering.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a control method of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 제어방법에서는 먼저, 전동식 조향장치의 조향각 누적부(20)가 자율주행 모듈(10)에서 출력되는 지령 조향각을 누적한다(S10). As shown in FIG. 2 , in the control method of the electric steering device according to an embodiment of the present invention, first, the steering angle accumulator 20 of the electric steering device accumulates the command steering angle output from the autonomous driving module 10 ( S10).

여기서 자율주행 모듈(10)에서 출력되는 지령 조향각은 조향각 누적부(20)와 위치 제어부(40)로 동시에 출력된다. Here, the command steering angle output from the autonomous driving module 10 is simultaneously output to the steering angle accumulator 20 and the position control unit 40 .

S10 단계에서 조향각 누적부(20)에 설정시간 지령 조향각이 누적되면, 변화량 예측부(30)는 조향각 누적부(20)에 누적된 지령 조향각으로부터 조향 각속도와 차속을 반영하여 조향각 변화량을 예측한다(S30). When the set time command steering angle is accumulated in the steering angle accumulator 20 in step S10, the variation predictor 30 predicts the steering angle change by reflecting the steering angle speed and vehicle speed from the command steering angle accumulated in the steering angle accumulator 20 ( S30).

여기서 변화량 예측부(30)는 조향각 누적부(20)에 설정시간 누적된 누적값에서 랜덤으로 2개 이상의 데이터를 추출한 후 추출한 데이터를 통해 연립방정식을 도출한다. Here, the change amount predictor 30 randomly extracts two or more pieces of data from the accumulated value accumulated for a set time in the steering angle accumulator 20 and then derives a simultaneous equation through the extracted data.

그리고, 도출된 연립방정식에서 조향각속도와 차속을 기반으로 임계범위를 설정하고 임계범위 안에 포함되는 데이터 개수를 추출한다. Then, a critical range is set based on the steering angular velocity and vehicle speed in the derived system of equations, and the number of data included in the critical range is extracted.

여기서 임계범위는 y축의 조향각 기준으로 조향각속도가 클수록 임계범위를 넓게 설정하고, 차속이 높을수록 임계범위를 좁게 설정할 수 있다. Here, the threshold range may be set wider as the steering angular speed increases based on the steering angle of the y-axis, and narrower as the vehicle speed increases.

즉, 임계범위가 넓게 설정될 경우 조향각의 변동이 많은 데이터를 추출하게 되고, 임계범위가 좁게 설정될 경우 조향각의 변동이 적은 데이터를 추출하게 된다. That is, when the threshold range is set wide, data with a large steering angle variation is extracted, and when the threshold range is set narrowly, data with a small steering angle variation is extracted.

이후 변화량 예측부(30)는 이렇게 추출된 데이터의 개수가 설정된 확률을 만족할 때까지 위의 과정인 랜덤 데이터를 추출하여 연립방정식을 도출하여 임계범위에 포함되는 데이터 개수를 추출하는 과정을 반복하여 최종 연립방정식을 도출한다. Thereafter, the variation prediction unit 30 repeats the process of extracting the number of data included in the critical range by extracting random data, deriving a simultaneous equation, and extracting the number of data included in the critical range until the number of data extracted in this way satisfies the set probability. Derive a system of equations.

여기서 확률은 차속이 높을수록 높게 설정할 수 있다. 즉, 차속이 높은 경우 확률을 높여 안정성을 높이도록 한다. Here, the probability may be set higher as the vehicle speed increases. That is, when the vehicle speed is high, the probability is increased to increase stability.

이렇게 최종 연립방정식을 도출한 후 최종 연립방정식의 기울기로 조향각 변화량을 예측할 수 있다. After deriving the final system of equations in this way, the amount of steering angle change can be predicted by the slope of the final system of equations.

S20 단계에서 조향각 변화량을 예측하면 위치 제어부(40)는 변화량 예측부(30)에서 예측된 조향각 변화량과 차속을 기반으로 지령 조향각에 대한 위치제어 게인을 조정하여 설정한다(S30). If the steering angle change amount is predicted in step S20, the position control unit 40 adjusts and sets the position control gain for the command steering angle based on the steering angle change amount predicted by the change amount predictor 30 and the vehicle speed (S30).

S30 단계에서 예측된 조향각 변화량과 차속을 기반으로 지령 조향각에 대한 위치제어 게인을 설정한 후 위치 제어부(40)는 자율주행 모듈(10)로부터 출력되는 지령 조향각에 위치제어 게인을 적용하여 최종 조향각을 출력하여 위치제어를 수행한다(S40). After setting the position control gain for the command steering angle based on the steering angle change amount and vehicle speed predicted in step S30, the position control unit 40 applies the position control gain to the command steering angle output from the autonomous driving module 10 to determine the final steering angle. It outputs and performs position control (S40).

즉, 위치 제어부(40)는 차속과 조향각 변화량의 2차원 테이블 맵을 통해 차속이 높고 조향각 변화량이 낮을수록 위치제어 게인을 낮출 수 있다. That is, the position control unit 40 may lower the position control gain as the vehicle speed is high and the steering angle change amount is low through a two-dimensional table map of vehicle speed and steering angle change amount.

위치 제어부(40)에서 조향각 변화량이 낮거나 차속이 높은 민감한 제어가 불 필요한 상황일 경우, 즉 미리 예측된 주행경로나 지령조타 변화를 통하여 위치제어 게인을 가변시킴으로써 부드러운 주행감을 제공 해 줄 수 있다. When the steering angle change in the position control unit 40 is low or the vehicle speed is high, in a situation where sensitive control is unnecessary, that is, a smooth driving feeling can be provided by varying the position control gain through a previously predicted driving path or command steering change.

예를 들어, 직진 주행이나 선회 주행과 같이 좌,우 미세보정이 필요 없는 상황일 경우, 위치제어의 반응성을 다소 낮추어 지령 조향각에 대한 제어 응답성을 조절함으로써 완만하게 차량의 횡 방향 제어가 이루어 질 수 있다. For example, in situations where left and right fine correction is not required, such as straight driving or turning driving, the responsiveness of position control is slightly lowered to adjust the control responsiveness to the command steering angle, so that the vehicle can be controlled in the lateral direction smoothly. can

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전동식 조향장치의 제어방법에 따르면, 자율 주행 중 조타범위가 작은 직진이나 완만한 선회 조타 주행 시 차량의 좌우 떨림으로 인하여 미세 조타 보정이 필요할 경우 조향각 변화량을 미리 예측하여 위치제어기의 제어 응답성을 조절함으로써 부드럽게 조향으로 차량의 거동 및 조타 이질감을 개선할 수 있다. As described above, according to the control method of the electric steering device according to an embodiment of the present invention, steering angle change amount when fine steering correction is required due to left and right shaking of the vehicle during straight driving with a small steering range or gentle turning steering during autonomous driving. By predicting in advance and adjusting the control responsiveness of the position controller, it is possible to improve the vehicle's behavior and steering heterogeneity through smooth steering.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.Implementations described herein may be embodied in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Even if discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), the implementation of features discussed may also be implemented in other forms (eg, an apparatus or program). The device may be implemented in suitable hardware, software and firmware. The method may be implemented in an apparatus such as a processor, which is generally referred to as a processing device including, for example, a computer, microprocessor, integrated circuit, programmable logic device, or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, personal digital assistants ("PDAs") and other devices that facilitate communication of information between end-users.

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. The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalent other embodiments. will understand

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the claims below.

10 : 자율주행 모듈
20 : 조향각 누적부
30 : 변화량 예측부
40 : 위치 제어부
10: autonomous driving module
20: steering angle accumulator
30: change amount prediction unit
40: position control

Claims (11)

자율주행 모듈에서 출력되는 지령 조향각을 누적하는 조향각 누적부;
상기 조향각 누적부에 누적된 상기 지령 조향각으로부터 조향 각속도와 차속을 반영하여 조향각 변화량을 예측하는 변화량 예측부; 및
상기 변화량 예측부에서 예측된 상기 조향각 변화량과 차속을 기반으로 상기 지령 조향각에 대한 위치제어 게인을 조정하여 최종 조향각을 출력하는 위치 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어장치.
a steering angle accumulator for accumulating command steering angles output from the autonomous driving module;
a change estimation unit for estimating a steering angle change amount by reflecting the steering angular velocity and vehicle speed from the command steering angle accumulated in the steering angle accumulator; and
and a position control unit configured to output a final steering angle by adjusting a position control gain for the command steering angle based on the steering angle change amount and vehicle speed predicted by the variation prediction unit.
제 1항에 있어서, 상기 변화량 예측부는, 상기 조향각 누적부에 누적된 누적값에서 랜덤으로 추출한 데이터를 통해 연립방정식을 도출하고, 도출된 연립방정식에서 조향각속도와 차속을 기반으로 임계범위를 설정한 후 상기 임계범위 안에 포함되는 데이터 개수를 추출하여 설정된 확률을 갖도록 연립방정식을 반복적으로 도출하여 상기 조향각 변화량을 예측하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어장치.
The method of claim 1 , wherein the change prediction unit derives a simultaneous equation through data randomly extracted from the accumulated values accumulated in the steering angle accumulator, and sets a critical range based on the steering angle speed and vehicle speed in the derived simultaneous equation. and then extracting the number of data included in the critical range and repeatedly deriving simultaneous equations to have a set probability to predict the amount of steering angle change.
제 2항에 있어서, 상기 변화량 예측부는, 상기 연립방정식에서 y축 기준으로 상기 조향각속도가 클수록 상기 임계범위를 넓게 설정하고, 상기 차속이 높을수록 상기 임계범위를 좁게 설정하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어장치.
3. The electric power steering according to claim 2, wherein the variation prediction unit sets the threshold range wider as the steering angular speed increases with respect to the y-axis in the simultaneous equation, and sets the threshold range narrower as the vehicle speed increases. device controls.
제 2항에 있어서, 상기 변화량 예측부는, 상기 차속이 높을수록 상기 확률을 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어장치.
The control device of claim 2 , wherein the variation prediction unit sets the probability higher as the vehicle speed increases.
제 2항에 있어서, 상기 변화량 예측부는, 반복적으로 도출한 최종 연립방정식의 기울기로 상기 조향각 변화량을 예측하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어장치.
The control device of claim 2, wherein the change amount prediction unit predicts the steering angle change amount using a slope of a final simultaneous equation repeatedly derived.
제 1항에 있어서, 상기 위치 제어부는, 상기 차속과 상기 조향각 변화량의 2차원 테이블 맵을 통해, 상기 차속이 높고 상기 조향각 변화량이 낮을수록 상기 위치제어 게인을 낮추는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어장치.
4. The control of the electric steering apparatus according to claim 1 , wherein the position control unit lowers the position control gain as the vehicle speed is higher and the steering angle change amount is lower, through a two-dimensional table map of the vehicle speed and the steering angle change amount. Device.
전동식 조향장치의 조향각 누적부가 자율주행 모듈에서 출력되는 지령 조향각을 누적하는 단계;
변화량 예측부가 상기 조향각 누적부에 누적된 상기 지령 조향각으로부터 조향 각속도와 차속을 반영하여 조향각 변화량을 예측하는 단계;
위치 제어부가 상기 변화량 예측부에서 예측된 상기 조향각 변화량과 상기 차속을 기반으로 상기 지령 조향각에 대한 위치제어 게인을 조정하는 단계; 및
상기 위치 제어부가 상기 자율주행 모듈에서 출력되는 상기 지령 조향각에 상기 위치제어 게인을 적용하여 최종 조향각을 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어방법.
Accumulating a steering angle command output from an autonomous driving module by a steering angle accumulator of an electric power steering device;
predicting a steering angle change by a change estimation unit by reflecting the steering angular velocity and vehicle speed from the command steering angle accumulated in the steering angle accumulator;
adjusting, by a position controller, a position control gain for the command steering angle based on the steering angle variation predicted by the variation predictor and the vehicle speed; and
and outputting, by the position control unit, a final steering angle by applying the position control gain to the command steering angle output from the autonomous driving module.
제 7항에 있어서, 상기 조향각 변화량을 예측하는 단계는,
상기 변화량 예측부가 상기 조향각 누적부에 누적된 누적값에서 랜덤으로 추출한 데이터를 통해 연립방정식을 도출하는 단계;
도출된 상기 연립방정식에서 상기 조향각속도와 상기 차속을 기반으로 임계범위를 설정하는 단계;
상기 임계범위 안에 포함되는 데이터 개수를 추출하는 단계;
추출된 상기 데이터 개수가 설정된 확률을 갖도록 위의 과정을 반복하여 최종 연립방정식을 도출하는 단계; 및
상기 최종 연립방정식의 기울기를 기반으로 상기 조향각 변화량을 예측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어방법.
The method of claim 7, wherein the step of estimating the amount of steering angle change comprises:
deriving a simultaneous equation through the data randomly extracted from the accumulated values accumulated in the steering angle accumulator by the variation prediction unit;
setting a threshold range based on the steering angular velocity and the vehicle speed in the derived simultaneous equations;
extracting the number of data included in the threshold range;
Deriving a final system of equations by repeating the above process so that the number of extracted data has a set probability; and
The control method of an electric power steering device comprising the; step of estimating the amount of steering angle change based on the gradient of the final simultaneous equation.
제 8항에 있어서, 상기 임계범위를 설정하는 단계는, 상기 변화량 예측부가 상기 연립방정식에서 y축 기준으로 상기 조향각속도가 클수록 상기 임계범위를 넓게 설정하고, 상기 차속이 높을수록 상기 임계범위를 좁게 설정하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어방법.
9. The method of claim 8 , wherein the step of setting the threshold range comprises: the variation predictor sets the threshold range wider as the steering angular velocity increases with respect to the y-axis in the simultaneous equation, and narrows the threshold range as the vehicle speed increases A control method of an electric power steering device, characterized in that for setting.
제 8항에 있어서, 상기 최종 연립방정식을 도출하는 단계는, 상기 변화량 예측부가 상기 차속이 높을수록 확률을 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어방법.
The control method of claim 8 , wherein, in the step of deriving the final simultaneous equation, the variation predictor sets a higher probability as the vehicle speed increases.
제 7항에 있어서, 상기 최종 조향각을 출력하는 단계는, 상기 위치 제어부가 상기 차속과 상기 조향각 변화량의 2차원 테이블 맵을 통해, 상기 차속이 높고 상기 조향각 변화량이 낮을수록 상기 위치제어 게인을 낮추는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 제어방법.
The method of claim 7 , wherein the outputting of the final steering angle comprises: the location control unit lowering the position control gain as the vehicle speed is high and the steering angle change amount is low, through a two-dimensional table map of the vehicle speed and the steering angle change amount. A control method for an electric power steering system characterized by
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