차량 운동학과 동역학 모델의 조합모델을 이용한 횡슬립각 관측기 개발 = Development of Vehicle Side Slip Angle Observer using A Combined Model of Vehicle Kinematics and Dynamics Model
저자
발행사항
서울 : 국민대학교 자동차공학전문대학원, 2009
학위논문사항
학위논문(석사)-- 국민대학교 자동차공학전문대학원 : 차체 및 섀시시스템전공 2009. 8
발행연도
2009
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
형태사항
vii, 49 ; 26cm
일반주기명
지도교수 :김상섭
소장기관
복잡한 자동차 제어 시스템은 차량의 상태와 주변 환경에 대한 정보에 의존한다. 요각속도와 같은 상태 변수들은 직접적으로 계측 가능하지만 차량의 횡슬립각은 센서 비용의 문제로 직접적으로 계측하지 못한다. 차량의 슬립각을 추정하는데 있어 다양한 모델과 추정알고리즘이 존재하고 이는 주로 위험한 상황을 회피하기 위한 때에 차량 제어 판단 기준값으로 사용하게 된다.
본 논문의 목적은 간단하지만 실용적이고 신뢰할 수 있는 관측기를 제시하는 것이다. 추정 모델로서 동역학 모델, 운동학 모델을 기반으로 하는 상태 관측기와 운동학적 미분방정식을 사용하는 적분 모델의 특성에 대해 살펴보고 세 모델의 장단점을 파악하여 이 모델들을 조합하여 이용할 수 있는 방안을 도출한 후 시뮬레이션과 실차 시험 데이터를 이용하여 그 유효성을 평가하였다.
조합모델 구성은 동역학 모델과 운동학 모델을 가지는 조합모델, 동역학 모델과 적분 모델을 가지는 조합모델 두 가지로 나누어 수행하였다. 조합모델은 선형구간과 과도구간을 구분해 주는 정상상태 지표가 필요하다. 정상상태 지표는 센서에서 계측된 조향각, 횡가속도, 요각속도의 값을 이용하여 만들어진다.
시뮬레이션은 현가장치 특성을 함수화하고 차체의 3축 병진, 회전을 포함한 6자유도와 4개의 휠의 스트로크에 따른 4자유도를 포함한 총 10자유도를 가지는 전차량 모델인 ‘함수형 현가장치 모델’을 이용하여 수행하였다. 수행 테스트는 J-turn, Sine 조향입력, elk 테스트, fish-hook 테스트 등을 수행 하였으며, 테스트 데이터를 통한 검증은 fish-hook 테스트 데이터를 통해 수행하여 조합모델의 추정 성능을 확인하였다. 조합모델 관측기를 이용한 횡슬립각 추정값은 위험한 상황을 회피하기 위한 차량 제어 판단 기준값으로 사용할 수 있다.
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