KR20230147473A - Apparatus and method for controlling electronic power steering system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자율주행 시스템으로부터 출력되는 지령 조향각을 필터링하는 LPF(Low Pass Filter), 및 자율주행 시스템으로부터 출력되는 제어 정보에 기반하여 지령 조향각을 예측하고, 예측된 지령 조향각과 차량의 현재 조향각을 비교하고, 전동식 조향 시스템의 제어 응답성을 가변시키도록, 예측된 지령 조향각과 차량의 현재 조향각을 비교한 결과에 기반하여 상기 LPF의 컷오프 주파수를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention predicts the command steering angle based on an LPF (Low Pass Filter) that filters the command steering angle output from the autonomous driving system and control information output from the autonomous driving system, and compares the predicted command steering angle with the current steering angle of the vehicle. and a controller that controls the cutoff frequency of the LPF based on a result of comparing the predicted command steering angle and the current steering angle of the vehicle to vary the control response of the electric steering system.
Description
본 발명은 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자율주행 차량에 구비되는 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control device and method for an electric steering system, and more particularly, to a control device and method for an electric steering system provided in an autonomous vehicle.
차량의 파워 스티어링은 동력에 따른 조향 장치로, 운전자의 스티어링 휠 조작을 돕는 역할을 한다. 이러한 파워 스티어링은 유압을 이용하는 방식이 주로 사용되고 있었으나, 최근에는 모터의 힘을 이용하는 방식인 전동식 파워 스티어링(MDPS: Motor Driven Power Steering) 시스템의 사용이 늘어나고 있다. MDPS 시스템은 기존의 유압식 파워 스티어링 시스템과 대비하여 무게가 가볍고, 공간을 적게 차지하며, 오일교환이 필요 없다는 장점이 있다.A vehicle's power steering is a power-based steering device that helps the driver operate the steering wheel. This type of power steering was mainly used using hydraulic pressure, but recently, the use of the motor driven power steering (MDPS) system, which uses the power of a motor, has been increasing. Compared to existing hydraulic power steering systems, the MDPS system has the advantage of being lighter in weight, taking up less space, and requiring no oil changes.
MDPS 시스템은 조향휠에 입력되는 운전자의 조향토크를 측정하는 토크센서, 조향휠의 조향각 또는 조향각속도를 측정하는 조향각센서, 및 차속을 측정하는 차속센서 등을 통해 차량의 주행 조건을 판단하고, 운전자가 조향휠을 조타함에 따라 조향축에 인가되는 조향토크에 근거하여 전동모터를 통해 보조토크를 제공한다.The MDPS system determines the vehicle's driving conditions through a torque sensor that measures the driver's steering torque input to the steering wheel, a steering angle sensor that measures the steering angle or steering angle speed of the steering wheel, and a vehicle speed sensor that measures the vehicle speed. As the steering wheel is steered, auxiliary torque is provided through the electric motor based on the steering torque applied to the steering shaft.
한편, 자율주행 차량은 자율주행 모드에서 자율주행 모듈을 통해 주행중인 도로 환경을 인식하고 MDPS 시스템의 동작에 필요한 지령 조향각 및 지령 토크를 결정함으로써 자율 주행 차량에 적용된 MDPS 시스템의 동작을 제어한다. Meanwhile, the autonomous vehicle controls the operation of the MDPS system applied to the autonomous vehicle by recognizing the road environment on which it is driving through the autonomous driving module in autonomous driving mode and determining the command steering angle and command torque required for the operation of the MDPS system.
그러나, 자율주행 차량에 적용된 MDPS 시스템의 경우 지령 조향각과 현재 조향각의 차이가 경미하더라도 자율주행 모듈을 통해 산출된 지령 조향각에 민감하게 반응하므로, 직진 주행하거나 일정한 각도로 선회 주행하는 경우 차량이 미세하게 계속하여 좌우로 흔들림에 따라 주행 안정성 및 승차감이 저하되는 문제가 존재한다.However, in the case of the MDPS system applied to an autonomous vehicle, even if the difference between the command steering angle and the current steering angle is slight, it responds sensitively to the command steering angle calculated through the autonomous driving module, so when driving straight or turning at a certain angle, the vehicle may slightly There is a problem that driving stability and ride comfort deteriorate as the vehicle continues to shake left and right.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2021-0007112호(2021.01.20.)의 '차량의 전동식 조향장치 및 그 제어방법'에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2021-0007112 (2021.01.20.) ‘Electric steering device for vehicle and control method thereof’.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 자율주행 차량에 구비되는 전동식 조향 시스템의 제어 응답성을 적응적으로 가변시킬 수 있는 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems, and the object according to one aspect of the present invention is a control device for an electric steering system that can adaptively vary the control response of an electric steering system provided in an autonomous vehicle. and method are provided.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치는 자율주행 시스템으로부터 출력되는 지령 조향각을 필터링하는 LPF(Low Pass Filter); 및 상기 자율주행 시스템으로부터 출력되는 제어 정보에 기반하여 지령 조향각을 예측하고, 상기 예측된 지령 조향각과 차량의 현재 조향각을 비교하고, 전동식 조향 시스템의 제어 응답성을 가변시키도록, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 LPF의 컷오프 주파수를 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A control device for an electric steering system according to an aspect of the present invention includes a low pass filter (LPF) that filters the command steering angle output from the autonomous driving system; and predicting a command steering angle based on control information output from the autonomous driving system, comparing the predicted command steering angle with the current steering angle of the vehicle, and varying the control responsiveness of the electric steering system based on the comparison result. and a controller that controls the cutoff frequency of the LPF.
본 발명에 있어 상기 제어 정보는, 목표 경로와 차량 간의 거리 및 방향에 대한 정보, 차량의 횡가속도에 대한 정보 및 차량의 선회반경에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control information is characterized in that it includes information about the distance and direction between the target path and the vehicle, information about the lateral acceleration of the vehicle, and information about the turning radius of the vehicle.
본 발명에 있어 상기 컨트롤러는, 하기 수식을 통해 상기 지령 조향각을 예측하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the controller predicts the command steering angle using the following equation.
[수식][formula]
여기서, 는 지령 조향각이고, 는 목표 경로에 위치한 기준점의 접선 방향과 차량의 헤딩 방향 간의 차이고, e(t)는 차량의 전륜축과 목표 경로에 위치한 기준점 간의 거리이고, a(t)는 차량의 목표 횡가속도이고, k는 추종 게인이고, r은 차량의 선회반경이다.here, is the command steering angle, is the difference between the tangential direction of the reference point located on the target path and the vehicle's heading direction, e(t) is the distance between the front wheel axis of the vehicle and the reference point located on the target path, a(t) is the target lateral acceleration of the vehicle, and k is is the tracking gain, and r is the turning radius of the vehicle.
본 발명에 있어 상기 컨트롤러는, 상기 예측된 지령 조향각과 상기 차량의 현재 조향각 간의 차이가 작을수록 상기 LPF의 컷오프 주파수를 감소시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the controller reduces the cutoff frequency of the LPF as the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle of the vehicle becomes smaller.
본 발명에 있어 상기 컨트롤러는, 상기 전동식 조향 시스템의 제어 응답성을 가변시키도록, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 전동식 조향 시스템에 구비된 위치 제어기, 속도 제어기 및 전류 제어기 중 적어도 하나의 게인을 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the controller controls the gain of at least one of a position controller, a speed controller, and a current controller provided in the electric steering system based on the comparison result to vary the control response of the electric steering system. It is characterized by
본 발명에 있어 상기 컨트롤러는, 상기 예측된 지령 조향각과 상기 차량의 현재 조향각 간의 차이가 작을수록 상기 게인을 감소시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the controller reduces the gain as the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle of the vehicle becomes smaller.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법은 컨트롤러가, 자율주행 시스템으로부터 출력되는 제어 정보에 기반하여 지령 조향각을 예측하는 단계; 상기 컨트롤러가, 상기 예측된 지령 조향각과 차량의 현재 조향각을 비교하는 단계; 및 상기 컨트롤러가, 전동식 조향 시스템의 제어 응답성을 가변시키도록, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 자율주행 시스템으로부터 출력되는 지령 조향각을 필터링하는 LPF(Low Pass Filter)의 컷오프 주파수를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A control method of an electric steering system according to an aspect of the present invention includes the steps of a controller predicting a command steering angle based on control information output from an autonomous driving system; Comparing, by the controller, the predicted command steering angle and the current steering angle of the vehicle; and controlling, by the controller, a cutoff frequency of a low pass filter (LPF) that filters the command steering angle output from the autonomous driving system based on the comparison result so as to vary the control response of the electric steering system. It is characterized by including.
본 발명에 있어 상기 제어 정보는, 목표 경로와 차량 간의 거리 및 방향에 대한 정보, 차량의 횡가속도에 대한 정보 및 차량의 선회반경에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control information is characterized in that it includes information about the distance and direction between the target path and the vehicle, information about the lateral acceleration of the vehicle, and information about the turning radius of the vehicle.
본 발명에 있어 상기 예측하는 단계에서, 상기 컨트롤러는, 하기 수식을 통해 상기 지령 조향각을 예측하는 것을 특징으로 한다.In the prediction step of the present invention, the controller predicts the command steering angle using the following equation.
[수식][formula]
여기서, 는 지령 조향각이고, 는 목표 경로에 위치한 기준점의 접선 방향과 차량의 헤딩 방향 간의 차이고, e(t)는 차량의 전륜축과 목표 경로에 위치한 기준점 간의 거리이고, a(t)는 차량의 목표 횡가속도이고, k는 추종 게인이고, r은 차량의 선회반경이다.here, is the command steering angle, is the difference between the tangential direction of the reference point located on the target path and the vehicle's heading direction, e(t) is the distance between the front wheel axis of the vehicle and the reference point located on the target path, a(t) is the target lateral acceleration of the vehicle, and k is is the tracking gain, and r is the turning radius of the vehicle.
본 발명에 있어 상기 제어하는 단계에서, 상기 컨트롤러는, 상기 예측된 지령 조향각과 상기 차량의 현재 조향각 간의 차이가 작을수록 상기 LPF의 컷오프 주파수를 감소시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the controlling step, the controller reduces the cutoff frequency of the LPF as the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle of the vehicle becomes smaller.
본 발명에 있어 상기 컨트롤러가, 상기 전동식 조향 시스템의 제어 응답성을 가변시키도록, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 전동식 조향 시스템에 구비된 위치 제어기, 속도 제어기 및 전류 제어기 중 적어도 하나의 게인을 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the controller controls the gain of at least one of a position controller, a speed controller, and a current controller provided in the electric steering system based on the comparison result to vary the control response of the electric steering system. It is characterized in that it further includes a step;
본 발명에 있어 상기 게인을 제어하는 단계에서, 상기 컨트롤러는, 상기 예측된 지령 조향각과 상기 차량의 현재 조향각 간의 차이가 작을수록 상기 게인을 감소시키는 것을 특징으로 한다.In the step of controlling the gain in the present invention, the controller reduces the gain as the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle of the vehicle becomes smaller.
본 발명의 일 측면에 따르면, 자율주행 차량에 구비되는 전동식 조향 시스템의 제어 응답성을 상황에 따라 적응적으로 가변시킴으로써 자율주행 차량의 주행 안정성 및 승차감을 향상시킬 수 있다.According to one aspect of the present invention, driving stability and riding comfort of an autonomous vehicle can be improved by adaptively varying the control response of an electric steering system provided in an autonomous vehicle depending on the situation.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a configuration diagram for explaining a control device of an electric steering system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exemplary diagram for explaining a control device of an electric steering system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart for explaining a control method of an electric steering system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 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 운전자, 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 steering system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawing may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the driver or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치를 설명하기 위한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치를 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a control device for an electric steering system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exemplary diagram for explaining a control device for an electric steering system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치는 자율주행 시스템(100), 전동식 조향 시스템(200), LPF(Low Pass Filter)(300) 및 컨트롤러(400)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 1, the control device of the electric steering system according to an embodiment of the present invention includes an autonomous driving system 100, an electric steering system 200, a low pass filter (LPF) 300, and a controller 400. It can be included.
자율주행 시스템(100)은 제1 자율주행 모듈 및 제2 자율주행 모듈을 포함할 수 있다. 제1 자율주행 모듈(110)은 차량에 구비된 레이더를 통해 측정되는 레이더 신호, 차량에 구비된 카메라를 통해 측정되는 영상 신호, 및 차량의 주행 정보(속도 정보 및 조향 정보 등)에 기반하여 지령 조향각을 산출하기 위한 제어 정보를 산출할 수 있다. 제2 자율주행 모듈(120)은 제1 자율주행 모듈(110)로부터 출력되는 제어 정보에 기반하여 지령 조향각을 산출할 수 있다. 제2 자율주행 모듈(120)은 주지된 다양한 방법으로 지령 조향각을 산출할 수 있다.The autonomous driving system 100 may include a first autonomous driving module and a second autonomous driving module. The first autonomous driving module 110 provides commands based on radar signals measured through a radar installed in the vehicle, video signals measured through a camera installed in the vehicle, and driving information (such as speed information and steering information) of the vehicle. Control information for calculating the steering angle can be calculated. The second autonomous driving module 120 may calculate the command steering angle based on control information output from the first autonomous driving module 110. The second autonomous driving module 120 can calculate the command steering angle using various well-known methods.
전동식 조향 시스템(200)은 위치 제어기(210), 속도 제어기(220), 전류 제어기(230) 및 조향 모터(240)를 포함할 수 있다. 위치 제어기(210)는 자율주행 시스템(100)으로부터 출력되는 지령 조향각과 현재 조향각에 기반하여 지령 속도를 생성할 수 있다. 속도 제어기(220)는 위치 제어기(210)로부터 출력되는 지령 속도와 현재 속도에 기반하여 지령 전류값을 생성할 수 있다. 전류 제어기(230)는 속도 제어기(220)으로부터 출력되는 지령 전류값과 현재 전류값을 토대로 출력 전류를 산출하여 조향 모터(240)로 출력할 수 있다. 위치 제어기(210), 속도 제어기(220) 및 전류 제어기(230)는 PID 제어기(Proportional Integral Differential Controller)일 수 있다.The electric steering system 200 may include a position controller 210, a speed controller 220, a current controller 230, and a steering motor 240. The position controller 210 may generate a command speed based on the command steering angle output from the autonomous driving system 100 and the current steering angle. The speed controller 220 may generate a command current value based on the command speed output from the position controller 210 and the current speed. The current controller 230 may calculate an output current based on the command current value and the current current value output from the speed controller 220 and output it to the steering motor 240. The position controller 210, speed controller 220, and current controller 230 may be PID controllers (Proportional Integral Differential Controllers).
LPF(300)는 자율주행 시스템(100)과 전동식 조향 시스템(200) 사이에 구비되어, 자율주행 시스템(100)으로부터 출력되는 지령 조향각을 필터링할 수 있다. LPF(300)는 후술하는 컨트롤러(400)의 제어에 따라 컷오프 주파수(Cut-off frequency)가 가변되는 가변 LPF일 수 있다.The LPF 300 is provided between the autonomous driving system 100 and the electric steering system 200 and can filter the command steering angle output from the autonomous driving system 100. The LPF 300 may be a variable LPF whose cut-off frequency is variable under the control of the controller 400, which will be described later.
컨트롤러(400)는 자율주행 시스템(100)으로부터 출력되는 제어 정보에 기반하여 지령 조향각을 예측하고, 예측된 지령 조향각과 차량의 현재 조향각을 비교하고, 예측된 지령 조향각과 현재 조향각을 비교한 결과에 기반하여 전동식 조향 시스템(200)의 제어 응답성을 가변시킬 수 있다.The controller 400 predicts the command steering angle based on the control information output from the autonomous driving system 100, compares the predicted command steering angle with the current steering angle of the vehicle, and determines the result of comparing the predicted command steering angle with the current steering angle. Based on this, the control responsiveness of the electric steering system 200 can be varied.
일반적으로, 자율주행 차량이 직진 주행하거나 일정한 각도로 선회 주행하는 경우 지령 조향각을 일정하게 유지시키는 것이 바람직하나, 자율주행 시스템(100)은 차량이 직진 주행 중인지 또는 선회 주행 중인지와 여부와 상관없이 목표경로를 추종하기 위한 새로운 지령 조향각을 지속적으로 생성하여 전동식 조향 시스템(200)으로 출력하고, 전동식 조향 시스템(200)은 자율주행 시스템(100)으로부터 출력되는 지령 조향각에 따라 차량의 조향각을 계속하여 제어하므로, 직진 주행하거나 일정한 각도로 선회 주행하는 경우 차량이 미세하게 계속하여 좌우로 흔들려 주행 안정성 및 승차감이 떨어지는 문제가 존재한다. In general, when an autonomous vehicle is driving straight or turning at a certain angle, it is desirable to keep the command steering angle constant, but the autonomous driving system 100 sets the target regardless of whether the vehicle is driving straight or turning at a certain angle. A new command steering angle for following the path is continuously generated and output to the electric steering system 200, and the electric steering system 200 continuously controls the steering angle of the vehicle according to the command steering angle output from the autonomous driving system 100. Therefore, when driving straight or turning at a certain angle, the vehicle continues to slightly shake left and right, causing a problem that reduces driving stability and ride comfort.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로서, 자율주행 차량으로부터 출력되는 지령 조향각을 예측하고, 예측된 지령 조향각과 차량의 현재 조향각을 비교한 후, 예측된 지령 조향각과 현재 조향각의 차이가 상대적으로 클 경우에는 전동식 조향 시스템(200)의 제어 응답성을 증가시켜 차량의 조향 제어가 신속하게 이루어지도록 하고, 예측된 지령 조향각과 현재 조향각의 차이가 상대적으로 작을 경우에는 전동식 조향 시스템(200)의 제어 응답성을 감소시켜 미세 조향 조정에 의한 차량의 흔들림을 안정화시켜 주행 안정성과 승차감을 향상시킬 수 있다.The present invention was created to solve the above-described problem. It predicts the command steering angle output from an autonomous vehicle, compares the predicted command steering angle with the current steering angle of the vehicle, and then determines the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle. When it is relatively large, the control responsiveness of the electric steering system 200 is increased to ensure that the steering control of the vehicle is performed quickly, and when the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle is relatively small, the electric steering system 200 By reducing the control responsiveness of the vehicle, it is possible to improve driving stability and ride comfort by stabilizing vehicle shaking caused by fine steering adjustments.
일 실시예에 따르면, 제어 정보는 목표 경로와 차량 간의 거리 및 방향에 대한 정보, 차량의 횡가속도에 대한 정보 및 차량의 선회반경에 대한 정보를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어 정보는 목표 경로에 위치한 기준점(목표 경로에 위치한 지점 중 차량과 가장 가까운 지점)의 접선 방향과 차량의 헤딩 방향 간의 차이에 대한 정보, 차량의 전륜축과 목표 경로에 위치한 기준점 간의 거리에 대한 정보, 차량의 목표 횡가속도에 대한 정보 및 차량의 선회반경에 대한 정보를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the control information may include information about the distance and direction between the target path and the vehicle, information about the lateral acceleration of the vehicle, and information about the turning radius of the vehicle. More specifically, control information is information about the difference between the tangential direction of the reference point located on the target path (the point closest to the vehicle among the points located on the target path) and the heading direction of the vehicle, and between the front wheel axle of the vehicle and the reference point located on the target path. It may include information about the distance, information about the target lateral acceleration of the vehicle, and information about the turning radius of the vehicle.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러(400)는 하기 수학식 1(즉, Stanley method)을 이용하여 지령 조향각을 예측할 수 있다.According to one embodiment, the controller 400 can predict the command steering angle using Equation 1 below (i.e., Stanley method).
여기서, 는 지령 조향각이고, 는 목표 경로에 위치한 기준점(목표 경로에 위치한 지점 중 차량과 가장 가까운 지점)의 접선 방향과 차량의 헤딩 방향 간의 차이고, e(t)는 차량의 전륜축과 목표 경로에 위치한 기준점 간의 거리이고, v(t)는 차량의 속도이고, a(t)는 차량의 목표 횡가속도이고, k는 추종 게인(Gain)이고, r은 차량의 선회반경일 수 있다. 도 2는 상기 수학식 1에 대한 지오메트리를 도시하고 있다.here, is the command steering angle, is the difference between the tangential direction of the reference point located on the target path (the closest point to the vehicle among the points located on the target path) and the vehicle's heading direction, e(t) is the distance between the front wheel axis of the vehicle and the reference point located on the target path, v (t) may be the vehicle's speed, a(t) may be the vehicle's target lateral acceleration, k may be the tracking gain, and r may be the vehicle's turning radius. Figure 2 shows the geometry for Equation 1 above.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러(400)는 LPF(300)의 컷오프 주파수(Cut off frequency)를 제어함으로써 전동식 조향 시스템(200)의 제어 응답성을 가변시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(400)는 LPF(300)를 통해 전동식 조향 시스템(200)으로 입력되는 지령 조향각의 빈도를 제어함으로써 전동식 조향 시스템(200)의 제어 응답성을 가변시킬 수 있다.According to one embodiment, the controller 400 may vary the control responsiveness of the electric steering system 200 by controlling the cut off frequency of the LPF 300. That is, the controller 400 can vary the control responsiveness of the electric steering system 200 by controlling the frequency of the command steering angle input to the electric steering system 200 through the LPF 300.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러(400)는 예측된 지령 조향각과 현재 조향각의 차이가 작을수록 LPF(300)의 컷오프 주파수를 감소시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(400)는 예측된 지령 조향각과 현재 조향각의 차이가 작을수록 LPF(300)의 컷오프 주파수를 감소시킴으로써 자율주행 시스템(100)으로 입력되는 지령 조향각의 주기를 감소시켜 전동식 조향 시스템(200)의 제어 응답성을 감소시키고, 예측된 지령 조향각과 현재 조향각의 차이가 클수록 LPF(300)의 컷오프 주파수를 증가시킴으로써 전동식 조향 시스템(200)으로 입력되는 지령 조향각의 주기를 증가시켜 전동식 조향 시스템(200)의 제어 응답성을 증가시킬 수 있다.According to one embodiment, the controller 400 may decrease the cutoff frequency of the LPF 300 as the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle becomes smaller. That is, the controller 400 reduces the period of the command steering angle input to the autonomous driving system 100 by reducing the cutoff frequency of the LPF 300 as the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle becomes smaller, thereby reducing the period of the command steering angle input to the electric steering system 200. ) and increases the cycle of the command steering angle input to the electric steering system 200 by increasing the cutoff frequency of the LPF (300) as the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle becomes larger, thereby increasing the period of the command steering angle input to the electric steering system (200). 200) can increase the control responsiveness.
예를 들어, 컨트롤러(400)는 상기의 표 1에 도시된 바와 같이, 예측된 지령 조향각과 현재 조향각의 차이(즉, 에러량)가 0.5deg이하인 경우 LPF(300)의 컷오프 주파수를 1Hz로 설정하고, 예측된 지령 조향각과 현재 조향각의 차이(즉, 에러량)가 0.5deg 초과 10deg 이하인 경우 LPF(300)의 컷오프 주파수를 2Hz로 설정하고, 예측된 지령 조향각과 현재 조향각의 차이(즉, 에러량)가 10deg 초과 20deg 이하인 경우 LPF(300)의 컷오프 주파수를 3Hz로 설정하고, 예측된 지령 조향각과 현재 조향각의 차이(즉, 에러량)가 20deg 초과 40deg 이하인 경우 LPF(300)의 컷오프 주파수를 4Hz로 설정할 수 있다.For example, as shown in Table 1 above, the controller 400 sets the cutoff frequency of the LPF 300 to 1 Hz when the difference (i.e., error amount) between the predicted command steering angle and the current steering angle is 0.5 deg or less. And, if the difference (i.e., error amount) between the predicted command steering angle and the current steering angle is greater than 0.5deg and less than 10deg, the cutoff frequency of the LPF (300) is set to 2Hz, and the difference (i.e., error amount) between the predicted command steering angle and the current steering angle is set to 2Hz. If the difference (i.e., error amount) between the predicted command steering angle and the current steering angle is more than 20deg and less than or equal to 40deg, the cutoff frequency of the LPF (300) is set to 3Hz. It can be set to 4Hz.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러(400)는 전동식 조향 시스템(200)에 구비된 위치 제어기(210), 속도 제어기(220) 및 전류 제어기(230) 중 적어도 하나의 게인(Gain)을 제어함으로써 전동식 조향 시스템(200)의 제어 응답성을 가변시킬 수 있다.According to one embodiment, the controller 400 controls the gain of at least one of the position controller 210, the speed controller 220, and the current controller 230 provided in the electric steering system 200 to provide electric steering. The control responsiveness of the system 200 can be varied.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러(400)는 예측된 지령 조향각과 현재 조향각의 차이가 작을수록 위치 제어기(210), 속도 제어기(220) 및 전류 제어기(230) 중 적어도 하나의 게인을 감소시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(400)는 예측된 지령 조향각과 현재 조향각의 차이가 작을수록 위치 제어기(210), 속도 제어기(220) 및 전류 제어기(230) 중 적어도 하나의 게인을 감소시킴으로써 전동식 조향 시스템(200)이 자율주행 시스템(100)으로부터 출력되는 지령 조향각에 둔감하게 반응하도록 할 수 있다.According to one embodiment, the controller 400 may reduce the gain of at least one of the position controller 210, speed controller 220, and current controller 230 as the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle becomes smaller. . That is, the controller 400 reduces the gain of at least one of the position controller 210, speed controller 220, and current controller 230 as the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle becomes smaller, thereby improving the electric steering system 200. It is possible to react insensitively to the command steering angle output from the autonomous driving system 100.
전술한 바와 같이, 본 발명은 자율주행 차량에 구비되는 전동식 조향 시스템의 제어 응답성을 상황에 따라 적응적으로 가변시킴으로써 자율주행 차량의 주행 안정성 및 승차감을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can improve driving stability and ride comfort of an autonomous vehicle by adaptively varying the control response of the electric steering system provided in the autonomous vehicle depending on the situation.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. Figure 3 is a flowchart for explaining a control method of an electric steering system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도 3을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 살펴보도록 한다.Hereinafter, with reference to FIG. 3, we will look at a control method of an electric steering system according to an embodiment of the present invention.
먼저, 컨트롤러(400)는 자율주행 시스템(100)으로부터 출력되는 제어 정보에 기반하여 지령 조향각을 예측할 수 있다(S301).First, the controller 400 can predict the command steering angle based on control information output from the autonomous driving system 100 (S301).
이어서, 컨트롤러(400)는 예측된 지령 조향각과 차량의 현재 조향각을 비교할 수 있다(S303). 즉, 컨트롤러(400)는 예측된 지령 조향각과 현재 조향각 간의 차이값인 에러량을 계산할 수 있다.Subsequently, the controller 400 may compare the predicted command steering angle with the current steering angle of the vehicle (S303). That is, the controller 400 can calculate an error amount that is the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle.
이어서, 컨트롤러(400)는 예측된 지령 조향각과 현재 조향각을 비교한 결과에 기반하여 전동식 조향 시스템(200)의 제어 응답성을 가변시킬 수 있다(S305). 컨트롤러(400)는 LPF(300)의 컷오프 주파수를 제어함으로써 전동식 조향 시스템(200)의 제어 응답성을 가변시킬 수 있다. 컨트롤러(400)는 예측된 지령 조향각과 현재 조향각의 차이(즉, 에러량)가 작을수록 LPF(300)의 컷오프 주파수를 감소시킬 수 있다.Subsequently, the controller 400 may vary the control responsiveness of the electric steering system 200 based on the result of comparing the predicted command steering angle and the current steering angle (S305). The controller 400 can vary the control responsiveness of the electric steering system 200 by controlling the cutoff frequency of the LPF 300. The controller 400 may decrease the cutoff frequency of the LPF 300 as the difference (i.e., error amount) between the predicted command steering angle and the current steering angle becomes smaller.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 방법은 자율주행 차량에 구비되는 전동식 조향 시스템의 제어 응답성을 상황에 따라 적응적으로 가변시킴으로써 자율주행 차량의 주행 안정성 및 승차감을 향상시킬 수 있다.As described above, the control device and method for an electric steering system according to an aspect of the present invention improves the driving stability and stability of the autonomous vehicle by adaptively varying the control response of the electric steering system provided in the autonomous vehicle according to the situation. It can improve riding comfort.
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, 마이크로컨트롤러, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 컨트롤러 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 컨트롤러는 또한 최종-운전자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/게인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.Implementations described herein may be implemented, for example, as a method or process, device, software program, data stream, or signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, only as a method), implementations of the features discussed may also be implemented in other forms (eg, devices or programs). The device may be implemented with appropriate hardware, software, firmware, etc. The method may be implemented in a device such as a controller, which generally refers to a processing device including, for example, a computer, microcontroller, integrated circuit, or programmable logic device. Controllers also include communication devices such as computers, cell phones, personal digital assistants (“PDAs”) and other devices that facilitate communication of information between end-drivers.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative, and those skilled in the art will recognize that various modifications and other equivalent embodiments can be made therefrom. You will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the scope of the patent claims below.
100: 자율 주행 시스템
110: 제1 자율 주행 모듈
120: 제2 자율 주행 모듈
200: 전동식 조향 시스템
220: 위치 제어기
230: 속도 제어기
240: 전류 제어기
250: 조향 모터
300: LPF
400: 컨트롤러100: autonomous driving system 110: first autonomous driving module
120: second autonomous driving module 200: electric steering system
220: position controller 230: speed controller
240: current controller 250: steering motor
300: LPF 400: Controller
Claims (12)
상기 자율주행 시스템으로부터 출력되는 제어 정보에 기반하여 지령 조향각을 예측하고, 상기 예측된 지령 조향각과 차량의 현재 조향각을 비교하고, 전동식 조향 시스템의 제어 응답성을 가변시키도록, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 LPF의 컷오프 주파수를 제어하는 컨트롤러;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
LPF (Low Pass Filter), which filters the command steering angle output from the autonomous driving system; and
Predict a command steering angle based on control information output from the autonomous driving system, compare the predicted command steering angle with the current steering angle of the vehicle, and vary the control responsiveness of the electric steering system based on the comparison result. A controller that controls the cutoff frequency of the LPF;
A control device for an electric steering system comprising a.
상기 제어 정보는, 목표 경로와 차량 간의 거리 및 방향에 대한 정보, 차량의 횡가속도에 대한 정보 및 차량의 선회반경에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
According to clause 1,
The control information includes information on the distance and direction between the target path and the vehicle, information on the lateral acceleration of the vehicle, and information on the turning radius of the vehicle.
상기 컨트롤러는, 하기 수식을 통해 상기 지령 조향각을 예측하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
[수식]
(여기서, 는 지령 조향각이고, 는 목표 경로에 위치한 기준점의 접선 방향과 차량의 헤딩 방향 간의 차이고, e(t)는 차량의 전륜축과 목표 경로에 위치한 기준점 간의 거리이고, a(t)는 차량의 목표 횡가속도이고, k는 추종 게인이고, r은 차량의 선회반경이다.)
According to clause 1,
The controller is a control device for an electric steering system, characterized in that it predicts the command steering angle using the following equation.
[formula]
(here, is the command steering angle, is the difference between the tangential direction of the reference point located on the target path and the vehicle's heading direction, e(t) is the distance between the front wheel axis of the vehicle and the reference point located on the target path, a(t) is the target lateral acceleration of the vehicle, and k is is the tracking gain, and r is the turning radius of the vehicle.)
상기 컨트롤러는, 상기 예측된 지령 조향각과 상기 차량의 현재 조향각 간의 차이가 작을수록 상기 LPF의 컷오프 주파수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
According to clause 1,
The controller is a control device for an electric steering system, wherein the cutoff frequency of the LPF decreases as the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle of the vehicle becomes smaller.
상기 컨트롤러는, 상기 전동식 조향 시스템의 제어 응답성을 가변시키도록, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 전동식 조향 시스템에 구비된 위치 제어기, 속도 제어기 및 전류 제어기 중 적어도 하나의 게인을 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
According to clause 1,
The controller controls the gain of at least one of a position controller, a speed controller, and a current controller provided in the electric steering system based on the comparison result to vary the control response of the electric steering system. Control device for an electric steering system.
상기 컨트롤러는, 상기 예측된 지령 조향각과 상기 차량의 현재 조향각 간의 차이가 작을수록 상기 게인을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
According to clause 5,
The controller is a control device for an electric steering system, wherein the gain is reduced as the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle of the vehicle becomes smaller.
상기 컨트롤러가, 상기 예측된 지령 조향각과 차량의 현재 조향각을 비교하는 단계; 및
상기 컨트롤러가, 전동식 조향 시스템의 제어 응답성을 가변시키도록, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 자율주행 시스템으로부터 출력되는 지령 조향각을 필터링하는 LPF(Low Pass Filter)의 컷오프 주파수를 제어하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
Predicting, by the controller, a command steering angle based on control information output from the autonomous driving system;
Comparing, by the controller, the predicted command steering angle and the current steering angle of the vehicle; and
Controlling, by the controller, a cutoff frequency of a low pass filter (LPF) that filters the command steering angle output from the autonomous driving system based on the comparison result to vary the control response of the electric steering system;
A control method for an electric steering system comprising a.
상기 제어 정보는, 목표 경로와 차량 간의 거리 및 방향에 대한 정보, 차량의 횡가속도에 대한 정보 및 차량의 선회반경에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
According to clause 7,
The control information includes information on the distance and direction between the target path and the vehicle, information on the lateral acceleration of the vehicle, and information on the turning radius of the vehicle.
상기 예측하는 단계에서, 상기 컨트롤러는,
하기 수식을 통해 상기 지령 조향각을 예측하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
[수식]
(여기서, 는 지령 조향각이고, 는 목표 경로에 위치한 기준점의 접선 방향과 차량의 헤딩 방향 간의 차이고, e(t)는 차량의 전륜축과 목표 경로에 위치한 기준점 간의 거리이고, a(t)는 차량의 목표 횡가속도이고, k는 추종 게인이고, r은 차량의 선회반경이다.)
According to clause 7,
In the predicting step, the controller:
A control method for an electric steering system, characterized in that predicting the command steering angle using the following equation.
[formula]
(here, is the command steering angle, is the difference between the tangential direction of the reference point located on the target path and the vehicle's heading direction, e(t) is the distance between the front wheel axis of the vehicle and the reference point located on the target path, a(t) is the target lateral acceleration of the vehicle, and k is is the tracking gain, and r is the turning radius of the vehicle.)
상기 제어하는 단계에서, 상기 컨트롤러는,
상기 예측된 지령 조향각과 상기 차량의 현재 조향각 간의 차이가 작을수록 상기 LPF의 컷오프 주파수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
According to clause 7,
In the controlling step, the controller:
A control method for an electric steering system, characterized in that the cutoff frequency of the LPF is reduced as the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle of the vehicle becomes smaller.
상기 컨트롤러가, 상기 전동식 조향 시스템의 제어 응답성을 가변시키도록, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 전동식 조향 시스템에 구비된 위치 제어기, 속도 제어기 및 전류 제어기 중 적어도 하나의 게인을 제어하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
According to clause 7,
controlling, by the controller, a gain of at least one of a position controller, a speed controller, and a current controller provided in the electric steering system based on the comparison result to vary the control response of the electric steering system;
A control method for an electric steering system further comprising:
상기 게인을 제어하는 단계에서, 상기 컨트롤러는,
상기 예측된 지령 조향각과 상기 차량의 현재 조향각 간의 차이가 작을수록 상기 게인을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.According to clause 11,
In the step of controlling the gain, the controller:
A control method for an electric steering system, characterized in that the gain is reduced as the difference between the predicted command steering angle and the current steering angle of the vehicle becomes smaller.
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