스키드 조향 및 후륜 조향 시스템을 지닌 세바퀴 자동차를 위한 전구간 조향 및 속도 영역 통합 제어 전략

Abstract

에너지 및 환경문제로 인하여 세계 각국에서 자동차 배기가스 및 연비 규제가 강화되고 있다. 이에 따라 다양한 형태의 개인용 도심 주행 자동차가 대두되고 있으며, 이 중 에너지 효율을 고려한 후륜 조향 세 바퀴 전기 자동차가 제안되었다. 제안된 후륜 조향 전기자동차는 제어 목적에 따라 두 개의 제어기가 제안되었다. 그 중 하나는 저속에서 타이트 턴이 가능한 kinematic model 기반의 제어기이다. 다른 하나는 고속에서 기존 네 바퀴 차량과의 동특성 차이에 의해 발생하는 운전자 이질감을 줄이기 위한 기준 모델 추종 제어기이다. 하지만, 이 두 제어기는 서로 다른 구조로 이루어져 있기 때문에 이 두 제어 목표를 위한 새로운 형태의 제어 전략이 필요하다. 본 논문에서는 전구간 조향 및 속도 영역에서 제안된 세 바퀴 전기자동차의 제어 입력을 결정하는 제어 전략을 제시한다. 제안하는 제어 전략은 기존에 연구된 두 제어기를 상호작용 다중 모델을 사용하여 하나의 형태의 제어 입력으로 구성하는 것이다. 각각의 제어기가 기반으로 하는 Kinematic model과 Dynamic model을 상호작용 다중 모델에 적용하여 조향 및 속도에 따른 각 모델의 확률을 구한다. 각 모델의 확률을 기반으로 두 제어기의 가중치를 정하고 이를 이용하여 제어 입력을 구성한다. 즉, 차량의 전구간 조향 및 속도 범위에서 상호 작용 다중 모델을 이용한 가중치를 통해 제어 입력을 결정한다. 제안된 방법을 검증하기 위해 상용 소프트웨어 시뮬레이터인 Carsim을 사용하여 모의실험을 진행하였다. 이를 통해 제안된 방법의 Stability를 확인하였다. 또한, 저속에서는 타이트 턴이 가능하고 고속에서는 기준 모델 추종제어기와 동일한 성능을 갖는 것을 확인하였다.