DC-18 모델 기반 4륜 독립조향 자동차의 차량 상태추정

황규용, 성민상, 한철희, 오종석, “모델 기반 4륜 독립조향 자동차의 차량 상태 추정”, pp. 2035-2036, 2020 한국소음진동공학회 춘계학술대회, 2023.5.24~27

Abstract

최근 차량에 대한 관심은 고급화와 그에 따른 성능 향상에 그치지 않고 승객의 안전을 우선적으로 생각하는 방향으로 나아가고 있으며 소비자들이 점차 승차감과 조종 안정성에 관심을 가지고 있는 추세이다.
차량 안정성 제어 시스템은 일반적으로 조향성, 승차감, 그리고 감가속 성능의 향상을 위하여 횡, 상하 그리고 종방향 운동을 제어하는 것으로 차량의 종, 횡방향 속도 등 차량 상태변수들이 필요하다. 이러한 데이터는 추가적인 센서를 이용하여 측정할 수 있으나 경제적 요소나 장착의 문제가 있다 4WIS(Wheel
Independent Steering) 는 기존 차량인 4WS(Wheel Steering) 에서 조향 휠과 조향 기구부를 연결하는 조향 칼럼을 제거하고 44바퀴 모두 독립적으로 제어가 가능하여 다양한 모드로 주행이 가능한 차량을 말한다.
4WIS4WIS의 독립 조향 모드는 기존의 차량과는 상이한 거동특성을 보이기 때문에 속도 추정방법에 대한 연구가 필요하다. 상기 이유로 4WIS 차량의 종 횡방향 속도 추정을 진행하였다.
본 연구에서는 모델기반 방법을 사용하여 추정기를 설계하여 성능을 확인하였다. 설계에 사용된 데이터는 기존 차량에 탑재돼 있는 IMU In ertial Measurement Unit 센서와 휠 속도 센서를 활용하였으며 추가적인 센서 장착 없이 연구를 진행하였다. IMU 센서에서 획득 가능한 데이터는 가속도 각속도 데이터이며 시계열 형식으로 데이터를 획득할 수 있다 획득된 데이터는 성능에 영향을 미치는 노이즈를 제거하거나 신호를 분류하는 신호처리 과정을 거친 후에 추정기 입력으로 사용하였다. 기존 차량 상태추정에는 주로 단순화된 싱글 트랙 모델과 더블트랙 모델을 칼만필터를 통해 추정하는 방법을 사용한다 싱글 트랙 모델은 자전거 모델로 알려져 있는 단순화된 차량 횡역학 모델이며 전 후륜 한바퀴 총 두바퀴의 조향각을 고려할 수 있지만 더블 트랙 모델은 싱글 트랙 모델에서 트랙 T rack 이 추가되어 44바퀴의 조향각을 고려할 수 있다.
따라서 싱글 트랙 모델은 4WIS 차량의 동특성을 고려하기에는 어려운 점이 있어 더블 트랙 모델을 기반으로 4WIS4WIS용 모델을 설계하여 칼만필터를 적용하였다.
설계된 추정기는 Matlab/Simulink Simulink를 기반으로 설계하였고 차량 동역학 프로그램인 CarMakerCarMaker를 통하여 성능을 평가하였다.

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