외란 관측기를 이용한 Micro-Mobility 차량의 Steer-by-Wire 제어 시스템 설계에 관한 연구

Abstract

Steer-by-Wire 시스템은 활발히 연구되고 있는 차세대 조향 제어 기술이다. 빠른 반응, 기계적 요소의 제거로 인한 공간 효율성, 또한 Active Steering 과 같은 차량 자세 제어와의 높은 연결성과 같은 많은 이점을 가지기 때문이다. Steer-by-Wire 시스템은 타이어와 노면의 마찰 토크, 차량의 자가 정렬 모멘트로 구성되는 외란을 가지게 된다. 이 외란은 기본 플랜트의 제어 입력에 비해 큰 폭으로 변화하는 요소로, 높은 제어 성능을 위해서 이를 보상해주는 제어 전략이 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 도심형 역3륜 자동차인 Micro mobility의 Steer-by-Wire 시스템의 외란을 외란 관측기(DOB)를 이용하여 추정하고, 이를 제어 입력에 보상해주는 제어 전략을 제시한다. 제안된 제어 전략은 도심형 역3륜 Micro-mobility의 후륜 Steer-by-Wire에 적용하여 다양한 상황에서도 강건한 제어 성능을 만족함을 실험을 통해 검증하였다. 또한, 외란관측기로 추정된 타이어의 모멘트를 이용하여 Steer-by-Wire 시스템의 조향감 향상을 위한 반력 토크를 재생성 하는데 이용하였다.