KR20240053315A - 4륜 독립 조향장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 4륜 독립 조향장치에 관한 것으로, 조향 모듈에 설치된 센서모듈로부터 검출되는 값을 피드백 받아, 추정 부하량()을 산출하는 부하 추정 모듈; 및 상위 제어기인 자율주행모듈로부터의 조향각 명령(Theta_ref(θ_ref)), 상기 센서모듈로부터 피드백 되는 값, 및 상기 부하 추정 모듈로부터 입력되는 값을 바탕으로, 상기 실제 조향각(Theta(θ))이 상기 조향각 명령(Theta_ref(θ_ref))을 추종할 수 있도록 하기 위한 출력 값(u(Vin))을 산출하여, 상기 조향 모듈에 출력하는 프로세서;를 포함한다.

Description

4륜 독립 조향장치 및 그 제어 방법{APPARATUS FOR FOUR WHEEL INDEPENDENT STEERING AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 4륜 독립 조향장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 주행 중 의도치 않은 외부 부하(외력)나 프릭션(마찰)을 추정하여 보상함으로써, 4륜 독립 조향장치에 대하여 안정적인 주행 제어를 수행할 수 있도록 하는, 4륜 독립 조향장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량(예 : 자율주행차량)의 4륜 독립 조향장치는 자율주행모듈로부터 위치제어명령을 받아 위치제어(즉, 4륜의 독립 조향을 위한 위치제어)를 주로 수행한다.
따라서 상기 위치제어를 잘 수행하기 위해서는 의도치 않은 외부 부하나 프릭션(마찰)에 대하여 적절한 보상출력 제어를 수행해야 한다.
그런데 통상적으로 쓰이는 조향장치의 일반적인 제어기(예 : PID 제어기)에는 외부 부하나 프릭션에 대한 보상출력 제어 기능이 포함되어 있지 않다.
따라서 외부 부하나 프릭션에 대한 보상출력 제어 기능이 포함되어 있지 않은 일반적인 제어기는, 제어 성능에 한계가 있다.
이에 따라 상기 일반적인 제어기를 자율주행차량에 사용하기 위해서는, 상기 외부 부하나 프릭션에 대한 보상출력 제어 기능을 수행할 수 있는 기능(즉, 알고리즘이나 장치)을 별도로 추가할 필요가 있다.
또한 전류센서의 고장 상황에서도 상기 외부 부하나 프릭션에 대한 보상출력 제어를 통해 조향장치의 위치제어를 계속 수행할 수 있는 기능기능(즉, 알고리즘이나 장치)이 추가될 필요가 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-2373870호(2022.03.08. 등록, 전동식 조향장치의 노면상태 감지장치 및 그 제어방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 차량의 주행 중 의도치 않은 외부 부하(외력)나 프릭션(마찰)을 추정하여 보상함으로써, 4륜 독립 조향장치에 대하여 안정적인 주행 제어를 수행할 수 있도록 하는, 4륜 독립 조향장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 4륜 독립 조향장치는, 조향 모듈에 설치된 센서모듈로부터 검출되는 값을 피드백 받아, 추정 부하량()을 산출하는 부하 추정 모듈; 및 상위 제어기인 자율주행모듈로부터의 조향각 명령(Theta_ref(θ_ref)), 상기 센서모듈로부터 피드백 되는 값, 및 상기 부하 추정 모듈로부터 입력되는 값을 바탕으로, 상기 실제 조향각(Theta(θ))이 상기 조향각 명령(Theta_ref(θ_ref))을 추종할 수 있도록 하기 위한 출력 값(u(Vin))을 산출하여, 상기 조향 모듈에 출력하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 부하 추정 모듈은, 조향각속도 에러(Omega error)를 반영한 조향각속도, 및 전류 에러(Current error)를 반영한 전류값도 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 부하 추정 모듈이 상기 센서모듈로부터 피드백 받는 값은, 상기 조향 모듈의 실제 조향각(Theta(θ)), 실제 조향각속도(omega(ω)), 및 실제 전류(Current(i))를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 조향 모듈에 출력할 출력 값(u(Vin))을 산출하기 위하여, 상기 센서모듈로부터 피드백 되는 실제 조향각속도, 또는 상기 부하 추정 모듈로부터 추정한 조향각속도를 이용하여 조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref)) 값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 조향 모듈에 출력할 출력 값(u(Vin))을 산출하기 위하여, 상기 센서모듈로부터 피드백 되는 실제 전류값, 또는 상기 부하 추정 모듈로부터 추정한 전류값을 이용하여 전류 명령(Current_ref(i_ref)) 값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 명령(reference) 값과 실제 값의 오차가 0이 되도록 하기 위한, 조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref)) 값과 전류 명령(Current_ref(i_ref)) 값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 아래의 수학식 1을 이용하여, 상기 조향 모듈에 출력할 출력 값(u(Vin))을 산출하는 것을 특징으로 한다.
(수학식 1)
여기서 Kt는 모터상수, R은 전기적 저항, L은 인덕턴스, Kb는 역기전력에 의한 토크상수를 의미한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 4륜 독립 조향장치의 제어 방법은, 부하 추정 모듈이 조향 모듈에 설치된 센서모듈로부터 검출되는 값을 피드백 받아, 추정 부하량()을 산출하는 단계; 및 프로세서가 상위 제어기인 자율주행모듈로부터의 조향각 명령(Theta_ref(θ_ref)), 상기 센서모듈로부터 피드백 되는 값, 및 상기 부하 추정 모듈로부터 입력되는 값을 바탕으로, 상기 실제 조향각(Theta(θ))이 상기 조향각 명령(Theta_ref(θ_ref))을 추종할 수 있도록 하기 위한 출력 값(u(Vin))을 산출하여, 상기 조향 모듈에 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 센서모듈로부터 검출되는 값을 피드백 받은 후, 상기 부하 추정 모듈은, 조향각속도 에러(Omega error)를 반영한 조향각속도, 및 전류 에러(Current error)를 반영한 전류값도 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 부하 추정 모듈이 상기 센서모듈로부터 피드백 받는 값은, 상기 조향 모듈의 실제 조향각(Theta(θ)), 실제 조향각속도(omega(ω)), 및 실제 전류(Current(i))를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 조향 모듈에 출력할 출력 값(u(Vin))을 산출하기 위하여, 상기 프로세서는, 상기 센서모듈로부터 피드백 되는 실제 조향각속도, 또는 상기 부하 추정 모듈로부터 추정한 조향각속도를 이용하여 조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref)) 값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 조향 모듈에 출력할 출력 값(u(Vin))을 산출하기 위하여, 상기 프로세서는, 상기 센서모듈로부터 피드백 되는 실제 전류값, 또는 상기 부하 추정 모듈로부터 추정한 전류값을 이용하여 전류 명령(Current_ref(i_ref)) 값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 프로세서가, 조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref)) 값 또는 전류 명령(Current_ref(i_ref)) 값의 설정 시, 명령(reference) 값과 실제 값의 오차가 0이 되도록 하기 위한, 조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref)) 값과 전류 명령(Current_ref(i_ref)) 값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 아래의 수학식 1을 이용하여, 상기 조향 모듈에 출력할 출력 값(u(Vin))을 산출하는 것을 특징으로 한다.
(수학식 1)
여기서 Kt는 모터상수, R은 전기적 저항, L은 인덕턴스, Kb는 역기전력에 의한 토크상수를 의미한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 차량의 주행 중 의도치 않은 외부 부하(외력)나 프릭션(마찰)을 추정하여 보상함으로써, 4륜 독립 조향장치에 대하여 안정적인 주행 제어를 수행할 수 있도록 한다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 조향장치의 전류센서에 고장이 발생하더라도 외부 부하(외력)나 프릭션(마찰)을 추정하여 보상할 수 있도록 한다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 조향각, 조향각속도 및 전류값을 피드백 받아 부하나 프릭션을 추정하고, 또는 조향각만을 피드백 받아 조향각속도, 전류값 및 부하와 프릭션을 추정하여 보상함으로써, 4륜 독립 조향장치에 대하여 안정적인 주행 제어를 수행할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 4륜 독립 조향장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 부하 추정 모듈의 추정 부하량() 산출에 사용되는 부하 추정 모델에 적용되는 수학식을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 4륜 독립 조향장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 4륜 독립 조향장치의 제어 방법을 적용하기 전과 후를 그래프 형태로 비교하여 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 4륜 독립 조향장치 및 그 제어 방법의 일 실시 예를 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 일 실시 예에 따른 4륜 독립 조향장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 4륜 독립 조향장치는, 프로세서(110), 조향 모듈(120)(즉, 4륜 독립 조향 모듈), 및 부하 추정 모듈(130)을 포함한다.
상기 부하 추정 모듈(130)은 상기 조향 모듈(120)에 설치된 센서모듈(미도시)로부터 실제 조향각(Theta(θ)), 실제 조향각속도(Omega(ω)), 및 실제 전류값(Current(i))을 피드백 받아, 조향각속도 에러(Omega error)를 반영한 조향각속도, 및 전류 에러(Current error)를 반영한 전류값을 추정하고, 또한 추정 부하량()을 산출한다.
이 때 센서모듈(미도시)은 실제 조향각(Theta(θ)), 실제 조향각속도(omega(ω)), 및 실제 전류(Current(i))를 검출한다.
상기 프로세서(110)는 상위 제어기인 자율주행모듈(미도시)로부터 조향각 명령(Theta_ref(θ_ref))(또는 조향각 지령)을 입력받고, 또한 조향 모듈(120)에 설치된 센서모듈(미도시)로부터 검출된 실제 조향각(Theta(θ))을 입력받으며, 상기 실제 조향각(Theta(θ))이 상기 조향각 명령(Theta_ref(θ_ref))을 추종할 수 있도록 하기 위한 위치제어를 수행한다.
또한 상기 프로세서(110)는 상기 조향 모듈(120)에 설치된 센서모듈(미도시)로부터 검출된 실제 조향각속도(Omega(ω))나 상기 부하 추정 모듈(130)로부터 추정한 조향각속도를 이용하여 조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref))을 설정한다.
또한 상기 프로세서(110)는 상기 조향 모듈(120)에 설치된 센서모듈(미도시)로부터 검출된 실제 전류값(Current(i))나 상기 부하 추정 모듈(130)로부터 추정한 전류값을 이용하여 전류 명령(Current_ref(i_ref))을 설정한다.
또한 상기 프로세서(110)는 상기 부하 추정 모듈(130)에서 출력되는 추정 부하량()을 반영하는(즉, 보상하는) 출력 값(u(Vin))을, 아래의 수학식 1과 같이 산출할 수 있으며, 상기 추정 부하량()이 반영된 출력 값(u(Vin))을 상기 조향 모듈(120)에 입력한다.
여기서 Kt는 모터상수, J는 관성모멘트, B는 댐핑계수, R은 전기적 저항, L은 인덕턴스, Kb는 역기전력에 의한 토크상수를 의미한다.
즉, 상기 프로세서(110)는 상기 부하 추정 모듈(130)에서 출력된 값(예 : 추정 부하량(), 추정 조향각속도, 추정 전류값 등)을 이용하여, 원하는 명령 값(즉, reference 값)과 실제 값의 오차가 0이 되도록 하기 위한, 조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref))과 전류 명령(Current_ref(i_ref))을 설정하고, 상기 설정한 조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref))과 전류 명령(Current_ref(i_ref))을, 상기 수학식 1에 적용하여, 상기 조향 모듈(120)의 입력 값(u(Vin)을 산출한다.
참고로, 상기 수학식 1은, 각 상태의 에러(예 : Theta_error, Omega_error, Current_error)에 각각 모터상수(K1 ~ K3)값을 곱해 주고, 각 상태변수의 명령 값(예 : Omega_ref, Current_ref)에 상기 조향 모듈(120)의 시스템 모델 특성을 고려한 보상 출력을 더해 주는 형태이다.
여기서 상기 모터상수(K1 ~ K3)값은 튜닝이나 시스템 모델의 특성을 통해 원하는 대역폭이나 민감도 등을 고려하여 도출한다.
상기 조향 모듈(120)은 상기 인가받은 값(u(Vin))에 의해 실제 차량(즉, 모터)을 제어한다.
상기 부하 추정 모듈(130)은 상기 프로세서(110)로부터 상기 조향 모듈(120)로 인가되는 차량(즉, 모터) 제어 전류, 또는 상기 제어 전류에 대응하는 전압 값(u(Vin))을 입력받고, 또한 상기 센서모듈(미도시)을 통해 검출되는 실제 조향각(Theta(θ)), 실제 조향각속도(omega(ω)), 및 실제 전류(Current(i))를 입력받아 추정 부하량()을 산출하여 출력한다.
상기 부하 추정 모듈(130)에서 추정 부하량()을 산출하는 방법은, 도 2에 보다 구체적으로 도시되어 있다.
여기서 상기 추정 부하량()의 "^" 표시는 추정된 값을 의미한다.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 부하 추정 모듈의 추정 부하량() 산출에 사용되는 부하 추정 모델에 적용되는 수학식을 보인 예시도이다.
다만 도 2에 도시된 수학식은, 추정 부하량() 산출이 가능함을 보여주기 위하여 예시적으로 보인 수학식이며, 이를 한정하기 위한 것이 아님에 유의한다.
도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 부하 추정 모델은, 그리고 로 표기하며, A는 상태 파라미터, B는 입력 파라미터, u는 입력, X는 상태변수, Y는 출력, C는 상태변수와 출력간의 관계를 나타낸다.
이 때 도 2에서, "^" 표시(hat)는 추정된 값을 의미하며, "~" 표시(tilde)는 실제 값과 명령(reference) 값의 차이(즉, 에러)를 나타낸다.
또한 L1 ~ L4는 각 상태변수를 예측하기 위한 게인 값이며, 튜닝을 통해 조절하거나 원하는 대역폭이나 추종성능(외란이나 노이즈에 얼마나 민감하게 반응할지 등을 감안)하여 제어하는 모델의 특성에 맞게 값을 결정한다.
또한 Kt는 모터상수, J는 관성모멘트, B는 댐핑계수, R은 전기적 저항, L은 인덕턴스, Kb는 역기전력에 의한 토크상수를 의미한다.
이에 따라 도 2에 도시된 바와 같은 수학식을 연산하여 추정 부하량()을 산출할 수 있으며, 다만 다른 수학식을 이용하여 추정 부하량()을 산출할 수도 있다.
여기서 상기 부하 추정 모듈(130)에서 산출된 추정 부하량() 값이 바로 외부 부하(외력)나 프릭션을 의미하고, 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 추정 부하량() 을 미분하여 미분값()를 도출할 수 있으며, 상기 미분값() 값을 적분하면, 외부 부하(외력)나 프릭션을 추정한 값을 도출할 수 있다.
또한 상기 센서모듈(미도시)의 전류센서(미도시)에 고장이 발생할 경우, 상기 부하 추정 모듈(130)은, 상기 도 2에서의 로부터 전류에러를 조향각으로 치환하고, 이 때 게인(L3)을 조향각에 맞게 미리 튜닝된 값이나 계산된 값으로 적용하면 전류값 추정이 가능해지므로, 결과적으로 전류센서(미도시)의 고장 상황에서도 위치제어가 가능하게 된다.
즉, 본 실시 예는 상기와 같이 외부 부하나 프릭션을 추정할 수 있으며, 또한 전류센서의 고장 시에도 위치제어(즉, 조향제어)를 계속 수행할 수 있게 된다.
상기와 같이 본 실시 예는 프로세서(110)가 조향 모듈(120)의 센서모듈(미도시)을 통해, 조향각, 조향각속도, 그리고 전류 값을 피드백 받아 외부 부하나 프릭션을 추정하거나, 또는 조향각만을 피드백 받아, 조향각속도, 전류값 및 부하와 프릭션 값을 추정할 수 있다. 또한 본 실시 예는 전류센서에 고장이 발생하더라도, 조향각, 및 조향각속도를 피드백 받으면, 전류와 외부 부하(즉, 외력)나 프릭션을 추정할 수 있다.
즉, 본 실시 예는 도 1에 도시된 바와 같이, 전류센서(미도시)에 고장이 발생하더라도, 상기 프로세서(110)는 조향각만을 피드백 받아, 조향각속도, 전류값 및 부하와 프릭션 값을 추정하여, 미리 설정된 상기 수학식 1을 바탕으로, 상기 조향 모듈(120)로 인가할 차량(즉, 모터) 제어 전류에 대응하는 전압 값(u(Vin))을 산출한다.
이에 따라 상기 조향 모듈(120)은, 전류센서(미도시)에 고장이 발생하더라도, 상기 프로세서(110)에서 산출한 차량(즉, 모터) 제어 전류에 대응하는 전압 값(u(Vin))을 바탕으로 위치제어를 안정적으로 수행할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 4륜 독립 조향장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 차량이 자율 주행 중(S101), 부하 추정 모듈(130)이 조향 모듈(120)에 설치된 센서 모듈(미도시)로부터 검출된 실제 조향각(Theta(θ)), 실제 조향각속도(omega(ω)), 및 실제 전류(Current(i))를 피드백 받는다(S102).
상기 부하 추정 모듈(130)은 부하량을 추정하여 추정 부하량()을 산출하고, 아울러 상기 추정 부하량()을 산출하는 과정에서 조향각속도 및 전류값을 추정한다(S103).
상기 프로세서(110)는 상위 제어기인 자율주행모듈(미도시)로부터 입력받은 조향각 명령(Theta_ref(θ_ref)), 상기 센서 모듈(미도시)로부터 피드백 받은 값, 및 상기 부하 추정 모듈(130)에서 추정한 값을 바탕으로, 미리 설정된 수학식을 이용하여 조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref)) 및 전류 명령(Current_ref(i_ref))을 설정한다(S104).
또한 상기 프로세서(110)는 상기 부하 추정 모듈(130)에서 추정한 값(예 : 조향각 에러, 조향각속도 에러, 전류 에러, 조향각속도 명령, 전류 명령 등)을, 상기 수학식 1과 같은 미리 설정된 수학식을 이용하여, 상기 조향 모듈(120)에 인가할 차량(즉, 모터) 제어 전류, 또는 상기 제어 전류에 대응하는 전압 값(u(Vin))을 산출하여, 상기 조향 모듈(120)에 출력한다(S105).
이에 따라 상기 조향 모듈(120)은, 전류센서(미도시)에 고장이 발생하더라도, 상기 프로세서(110)에서 외부 부하(외력)나 프릭션까지 보상하여 산출한 차량(즉, 모터) 제어 전류, 또는 상기 제어 전류에 대응하는 전압 값(u(Vin))을 바탕으로, 위치제어를 안정적으로 수행할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 4륜 독립 조향장치의 제어 방법을 적용하기 전과 후를 그래프 형태로 비교하여 보인 예시도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 본 실시 예에 따른 4륜 독립 조향장치의 제어 방법을 적용하기 전에 외부 부하(외력)이 작용할 경우(하단 블록의 노란색), 상기 외부 부하가 작용하는 방향에 따라, 실제 조향각(상단 블록의 노란색)이 지령 조향각(상단 블록의 파란색)보다 상부로 올라가거나 하부로 내려가는 것을 알 수 있다.
도 4의 (b)를 참조하면, 본 실시 예에 따른 4륜 독립 조향장치의 제어 방법을 적용한 후에 외부 부하(외력)이 작용할 경우(하단 블록의 노란색), 상기 외부 부하가 작용하는 방향에 관계없이, 실제 조향각(상단 블록의 노란색)이 지령 조향각(상단 블록의 파란색)의 상부로 올라가거나 하부로 내려가지 않고 일치하는 것을 알 수 있다.
상기와 같이 본 실시 예는 4륜 독립 조향장치에서 외부 외력(부하)나 프릭션 등이 아무리 변화하더라도 최적화된 위치제어를 수행 할 수 있도록 하여, 4륜 독립 조향장치의 경로 추종 성능을 극대화시킬 뿐만 아니라, 전류센서에 고장이 발생하더라도 위치제어를 계속 수행 할 수 있게 되어 안전성이 향상되는 효과가 있다.
또한 자율주행 중 의도치 않은 부하가 외부에서 인가되더라도, 상기 인가된 외부의 부하에 대응하여 보상을 수행함으로써 더 강건한 자율주행의 위치제어가 수행 될 수 있도록 하는 효과가 있다.
일반적으로 자율주행차량의 전동식 조향장치는 조향각 위치제어시 노이즈나 외란에 강건해야 하며, 전류센서 등의 고장에도 조향력을 계속 유지해야 하는데, 이에 따라 본 실시 예는 차량의 4륜 독립 조향장치의 위치제어 성능을 외부 부하에 대응하여 최적화시킴으로써, 가령 외부의 부하나 프릭션이 발생하거나 또는 자율주행 중 운전자가 의도치 않게 핸들을 조작하려 할 경우에도 핸들이 틀어지지 않고 자율주행을 계속적으로 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
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. 또한 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.
110 : 프로세서
120 : 조향 모듈
130 : 부하 추정 모듈

Claims (14)

  1. 조향 모듈에 설치된 센서모듈로부터 검출되는 값을 피드백 받아, 추정 부하량()을 산출하는 부하 추정 모듈; 및
    상위 제어기인 자율주행모듈로부터의 조향각 명령(Theta_ref(θ_ref)), 상기 센서모듈로부터 피드백 되는 값, 및 상기 부하 추정 모듈로부터 입력되는 값을 바탕으로, 상기 실제 조향각(Theta(θ))이 상기 조향각 명령(Theta_ref(θ_ref))을 추종할 수 있도록 하기 위한 출력 값(u(Vin))을 산출하여, 상기 조향 모듈에 출력하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 부하 추정 모듈은,
    조향각속도 에러(Omega error)를 반영한 조향각속도, 및 전류 에러(Current error)를 반영한 전류값도 추정하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 부하 추정 모듈이 상기 센서모듈로부터 피드백 받는 값은,
    상기 조향 모듈의 실제 조향각(Theta(θ)), 실제 조향각속도(omega(ω)), 및 실제 전류(Current(i))를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 조향 모듈에 출력할 출력 값(u(Vin))을 산출하기 위하여,
    상기 센서모듈로부터 피드백 되는 실제 조향각속도, 또는 상기 부하 추정 모듈로부터 추정한 조향각속도를 이용하여 조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref)) 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 조향 모듈에 출력할 출력 값(u(Vin))을 산출하기 위하여,
    상기 센서모듈로부터 피드백 되는 실제 전류값, 또는 상기 부하 추정 모듈로부터 추정한 전류값을 이용하여 전류 명령(Current_ref(i_ref)) 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 프로세서는,
    명령(reference) 값과 실제 값의 오차가 0이 되도록 하기 위한,
    조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref)) 값과 전류 명령(Current_ref(i_ref)) 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    아래의 수학식 1을 이용하여, 상기 조향 모듈에 출력할 출력 값(u(Vin))을 산출하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치.
    (수학식 1)

    여기서 Kt는 모터상수, R은 전기적 저항, L은 인덕턴스, Kb는 역기전력에 의한 토크상수를 의미한다.
  8. 부하 추정 모듈이 조향 모듈에 설치된 센서모듈로부터 검출되는 값을 피드백 받아, 추정 부하량()을 산출하는 단계; 및
    프로세서가 상위 제어기인 자율주행모듈로부터의 조향각 명령(Theta_ref(θ_ref)), 상기 센서모듈로부터 피드백 되는 값, 및 상기 부하 추정 모듈로부터 입력되는 값을 바탕으로, 상기 실제 조향각(Theta(θ))이 상기 조향각 명령(Theta_ref(θ_ref))을 추종할 수 있도록 하기 위한 출력 값(u(Vin))을 산출하여, 상기 조향 모듈에 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치의 제어 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 센서모듈로부터 검출되는 값을 피드백 받은 후,
    상기 부하 추정 모듈은,
    조향각속도 에러(Omega error)를 반영한 조향각속도, 및 전류 에러(Current error)를 반영한 전류값도 추정하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치의 제어 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 부하 추정 모듈이 상기 센서모듈로부터 피드백 받는 값은,
    상기 조향 모듈의 실제 조향각(Theta(θ)), 실제 조향각속도(omega(ω)), 및 실제 전류(Current(i))를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치의 제어 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 조향 모듈에 출력할 출력 값(u(Vin))을 산출하기 위하여,
    상기 프로세서는,
    상기 센서모듈로부터 피드백 되는 실제 조향각속도, 또는 상기 부하 추정 모듈로부터 추정한 조향각속도를 이용하여 조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref)) 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치의 제어 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 조향 모듈에 출력할 출력 값(u(Vin))을 산출하기 위하여,
    상기 프로세서는,
    상기 센서모듈로부터 피드백 되는 실제 전류값, 또는 상기 부하 추정 모듈로부터 추정한 전류값을 이용하여 전류 명령(Current_ref(i_ref)) 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치의 제어 방법.
  13. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
    상기 프로세서가, 조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref)) 값 또는 전류 명령(Current_ref(i_ref)) 값의 설정 시,
    명령(reference) 값과 실제 값의 오차가 0이 되도록 하기 위한,
    조향각속도 명령(Omega_ref(w_ref)) 값과 전류 명령(Current_ref(i_ref)) 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치의 제어 방법.
  14. 제 8항에 있어서, 상기 프로세서는,
    아래의 수학식 1을 이용하여, 상기 조향 모듈에 출력할 출력 값(u(Vin))을 산출하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향장치의 제어 방법.
    (수학식 1)

    여기서 Kt는 모터상수, R은 전기적 저항, L은 인덕턴스, Kb는 역기전력에 의한 토크상수를 의미한다.
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