전기적 동력 보조 조향 시스템의 안정화 제어기 설계 연구

Abstract

전기적 보조 조향 장치는 산업 동향에 따라 점점 더 많은 자동차에 적용되고 있다. 전기적 보조 조향 장치는 전기 모터를 이용하여 사람이 조향하는 힘을 보조하도록 한다. 유압을 이용한 조향 장치와 비교하였을 때 모터를 이용하는 시스템은 여러 장점을 가지며 이중에서도 연비 향상, 고등 차량 제어기법과 결합이 대표적인 장점이라고 할 수 있다. 이러한 보조조향장치에서 가장 중요한 일 중 하나는 운전자에게 적절한 조향감을 주는 것이다. 이러한 조향감은 주로 운전자의 조향 토크와 모터의 보조 토크 사이의 일대일 대응으로 이루어진 보조 토크 맵핑에 의해서 결정되게 된다. 또한 이러한 토크 맵핑은 고정된 것이 아니라 차속에 따라서 변하게 된다. 하지만 이러한 토크 맵핑은 차량에 바로 적용하였을 경우 충분한 안정성을 확보하지 못하고, 진동을 야기하는 문제가 생긴다. 따라서 토크 맵핑은 항상 적절한 안정화 제어 로직이 동반되어야 한다. 본 연구에서는 시스템의 강인성을 확보하고 진동을 충분히 억제할 수 있는 안정화 제어기의 설계를 목적으로 한다. 연구의 시작으로 전기적 보조 조향 장치의 모델을 세우고 이를 기반으로 시스템 ID 실험을 통해 시스템의 파라미터들을 추정하였다. 또한 모델을 기반으로 고정된 구조의 안정화 제어기의 파라미터에 대한 설계 기법을 제시하였다. 이렇게 제시된 제어기를 실제 자동차에 적용하여서 그 성능과 이론적 배경을 증명하였다.