자율주행 자동차에 위한 첨단 조향 기술로써 스티어바이와이어 (SbW) 시스템은 1980년 중반 이후 제어 및 안전성에 대해 연구되어왔다. 유럽에서 조향 전달에 대한 자동차 규제를 기계적 링크에서 기능적 링크로 완화함으로써 SbW 시스템에 대한 연구는 연구원들의 관심을 끌 것으로 예상된다. SbW 시스템은 기존의 조향 시스템에 비해 많은 장점을 가진다. 조향 휠과 바퀴 사이의 기계적 연결이 제거 되었기 때문에 무게와 진동이 감소 될 뿐만 아니라 액티브 프론트 조향 (AFS) 과 4륜 ...
자율주행 자동차에 위한 첨단 조향 기술로써 스티어바이와이어 (SbW) 시스템은 1980년 중반 이후 제어 및 안전성에 대해 연구되어왔다. 유럽에서 조향 전달에 대한 자동차 규제를 기계적 링크에서 기능적 링크로 완화함으로써 SbW 시스템에 대한 연구는 연구원들의 관심을 끌 것으로 예상된다. SbW 시스템은 기존의 조향 시스템에 비해 많은 장점을 가진다. 조향 휠과 바퀴 사이의 기계적 연결이 제거 되었기 때문에 무게와 진동이 감소 될 뿐만 아니라 액티브 프론트 조향 (AFS) 과 4륜 스티어링 (4WS) 과 같은 조향 기능의 더 나은 구성이 가능하다. 그러나 이 시스템은 기계적 연결이 없기 때문에 두 가지 주요 쟁점이 있다. SbW시스템은 자기 정렬 토크에 의한 토크 피드백과 같은 조향 감을 발생시키고, 수직 하중에 의한 모델 변동과 외부 외란으로써 자기 정렬 토크에 대해 바퀴 제어의 강건성을 보장해야 한다. 본 논문에서는 조타 감을 발생시키는 방법으로 어드미턴스 제어 방법을 제안하고, 강인한 위치 제어 방법으로 외란관측기를 갖는 슬라이딩 모드 제어기를 제안한다. 마지막으로 제안 된 제어 방법들은 SbW 실험 장치에서 구현되며 실험 결과는 제어 성능과 효과를 증명한다.
자율주행 자동차에 위한 첨단 조향 기술로써 스티어바이와이어 (SbW) 시스템은 1980년 중반 이후 제어 및 안전성에 대해 연구되어왔다. 유럽에서 조향 전달에 대한 자동차 규제를 기계적 링크에서 기능적 링크로 완화함으로써 SbW 시스템에 대한 연구는 연구원들의 관심을 끌 것으로 예상된다. SbW 시스템은 기존의 조향 시스템에 비해 많은 장점을 가진다. 조향 휠과 바퀴 사이의 기계적 연결이 제거 되었기 때문에 무게와 진동이 감소 될 뿐만 아니라 액티브 프론트 조향 (AFS) 과 4륜 스티어링 (4WS) 과 같은 조향 기능의 더 나은 구성이 가능하다. 그러나 이 시스템은 기계적 연결이 없기 때문에 두 가지 주요 쟁점이 있다. SbW시스템은 자기 정렬 토크에 의한 토크 피드백과 같은 조향 감을 발생시키고, 수직 하중에 의한 모델 변동과 외부 외란으로써 자기 정렬 토크에 대해 바퀴 제어의 강건성을 보장해야 한다. 본 논문에서는 조타 감을 발생시키는 방법으로 어드미턴스 제어 방법을 제안하고, 강인한 위치 제어 방법으로 외란관측기를 갖는 슬라이딩 모드 제어기를 제안한다. 마지막으로 제안 된 제어 방법들은 SbW 실험 장치에서 구현되며 실험 결과는 제어 성능과 효과를 증명한다.
As advanced steering technology for autonomous vehicles, steer-by-wire (SbW) system has been studied in control and safety since the mid-1980s. Since the SbW system has no mechanical linkage between the steering wheel and road wheels, the weight and vibration are reduced. Especially, the steering fu...
As advanced steering technology for autonomous vehicles, steer-by-wire (SbW) system has been studied in control and safety since the mid-1980s. Since the SbW system has no mechanical linkage between the steering wheel and road wheels, the weight and vibration are reduced. Especially, the steering functionalities such as active front steering and 4-wheel steering are the most significant advantage. However, this system has two main issues due to the absence of the mechanical linkage. The SbW system is required to generate steering feel such as torque feedback by a self-aligning torque, and to ensure the robustness of road wheels position control against the parameter variations by normal load and the self-aligning torque as an external disturbance. In this paper, we propose an admittance control approach as a method to generate steering feel and a sliding mode controller with disturbance observer (DOB) as a robust position control method for road wheels. All control methods are designed based on the system modeling and the identified nominal model. Finally, the proposed control methods are implemented on the SbW system setup. The steering feel is evaluated via steering wheel torque-steering wheel angle curve. It shows that the proposed admittance control approach can generate the desired steering feel. In addition, the experimental results show that the proposed sliding mode controller with DOB can improve the control performance of the road wheels under the given experimental conditions in comparison with a conventional PID controller.
As advanced steering technology for autonomous vehicles, steer-by-wire (SbW) system has been studied in control and safety since the mid-1980s. Since the SbW system has no mechanical linkage between the steering wheel and road wheels, the weight and vibration are reduced. Especially, the steering functionalities such as active front steering and 4-wheel steering are the most significant advantage. However, this system has two main issues due to the absence of the mechanical linkage. The SbW system is required to generate steering feel such as torque feedback by a self-aligning torque, and to ensure the robustness of road wheels position control against the parameter variations by normal load and the self-aligning torque as an external disturbance. In this paper, we propose an admittance control approach as a method to generate steering feel and a sliding mode controller with disturbance observer (DOB) as a robust position control method for road wheels. All control methods are designed based on the system modeling and the identified nominal model. Finally, the proposed control methods are implemented on the SbW system setup. The steering feel is evaluated via steering wheel torque-steering wheel angle curve. It shows that the proposed admittance control approach can generate the desired steering feel. In addition, the experimental results show that the proposed sliding mode controller with DOB can improve the control performance of the road wheels under the given experimental conditions in comparison with a conventional PID controller.
주제어
#steer-by-wire system admittance control steering feel sliding mode control disturbance observer luenberger observer
학위논문 정보
저자
정찬수
학위수여기관
영남대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
기계공학과 기계공학전공
지도교수
남강현
발행연도
2019
키워드
steer-by-wire system admittance control steering feel sliding mode control disturbance observer luenberger observer
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