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외란 형상 정보를 활용한 진동제어
Vibration Control of Vehicle using Road Profile Information 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.18 no.6, 2017년, pp.431 - 437  

김효준 (강원대학교 기계공학과)

초록
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본 연구에서는 주행 노면의 형상을 재현하는 알고리즘을 기반으로, 외란 형상 정보를 활용한 차량의 진동제어 시스템과 그 결과를 제시하였다. 시스템에 전달되는 외란으로 유발되는 과도한 진동 및 그 영향을 저감시키고 안정성을 확보하는 것은 중요한 이슈이며, 특히 자동차 분야에서는 그 요구가 지속적으로 제기되고 있다. 차량의 진동과 불안정성을 유발하는 대표적인 외란 요인은 주행하는 차량 타이어에 접촉하는 불규칙한 도로면 형상이다. 따라서 이러한 외란 형상 정보를 확보하는 것은 매우 중요한 과정이다. 본 연구에서는 차체에 부착된 센서로부터 측정된 신호에 혼입된 차량의 동적 거동 영향을 배제하고 관심 도로면의 형상 정보를 재현할 수 있는 RPS 알고리즘과 이를 적용한 실험결과를 제시하였다. 이를 토대로, 예견제어 이론을 응용한 전자 제어 현가 시스템과 7 자유도 전차량 모델에 적용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 반능동형 작동기와 결합된 지능형 제어 시스템을 통하여 자동차의 주요 성능 지수인 승차감과 조종안정성의 개선 효과를 확인하였으며, 제안한 제어 프레임의 효용성을 제시하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, based on the RPS algorithm, the application results to an electrically controlled suspension system using previewed road information are presented. Reducing the excessive vibration induced by a disturbance transmitted to the system and secure its stability is a major issue. In particu...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 고려하여, 주행하는 관심 도로 면의 형상 정보를 얻을 수 있는 멀티센서를 이용한 형상 재현 알고리즘과 차량 진행 방향으로의 노면 종단면 형상 재현 결과를 기반으로 수동형 현가 시스템의 성능을 향상시키기 위한 반능동형 시스템에 적용함으로서 그 유용성을 검토하였다. ;
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
시스템에 전달되는 외란으로 유발되는 과도한 진동을 저감시키고 안전성 확보를 위해 자동차 분야에서는 어떤 연구가 이뤄졌나? 시스템에 전달되는 외란으로 유발되는 과도한 진동 및 그 영향을 저감시키고 안정성을 확보하고자 하는 것은 많은 분야에서 연구되는 주요 이슈이다. 대표적으로 자동차의 경우에도, 주행하는 불규칙한 도로, 운전 조작, 횡풍과 같은 외란의 영향으로부터 승차감과 조종안정성 등을 향상시키기 위해 다양한 제어 이론을 적용하여 능동형/반능동형 현가시스템을 기반으로 한 연구가 활발히 진행되어왔다[1-4].
노면외란 입력은 어떻게 적용되었나? 본 절에서는 설계된 제어시스템의 특성을 파악하기 위하여 7자유도 전차량 진동 모델에 적용하여 시뮬레이션을 수행하였고, 제어 전/후의 성능을 비교하였다. 노면외란 입력은 RPS 시스템을 활용한 Fig. 3의 실험 결과로 부터 좌/우측 타이어에 동일하게 피치 노면 입력으로 적용하였다. 
운행되는 차량에 접촉하는 도로 면의 형상을 직접 측정하는 방법은? 운행되는 차량에 접촉하는 도로 면의 형상을 직접 측정하는 방법으로는 정적인 토목공학적 방식의 profilometer가 기본적이나, 이외에도 차량에 부착한 간단한 look-ahead 센서나 차량 바퀴의 응답으로부터 단면 형상을 유추하는 방식들이 있다. 이러한 방법들은 측정에 많은 시간이 소요되거나, 차량의 동역학적 응답이 측정결과에 포함되어 그 정확성이 현격히 저하되게 된다.
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참고문헌 (13)

  1. H. J. Kim, "Experimental study of active vibration control for trailed two-wheeled device", International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, vol. 13, no. 2, pp. 363-369, 2012. DOI: https://doi.org/10.1007/s12541-012-0046-y 

  2. J. Lin, R.J. Lian, "Intelligent control of active suspension systems", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 58, no. 2, pp. 618-628, 2011. DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2010.2046581 

  3. H. J. Kim, "Robust roll motion control of a vehicle using integrated control strategy", Control Engineering Practice, vol. 19, pp. 820-827, 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2011.04.009 

  4. H. E. Tseng, D. Hrovat, "State of the art survey: active and semi-active suspension control", Vehicle System Dynamics, vol. 53, no. 7, pp. 1034-1062, 2015. DOI: https://doi.org/10.1080/00423114.2015.1037313 

  5. T. J. Gordon, R. S. Sharp, "Improving the performance of automotive semi-active suspension systems through road preview", Journal of Sound and Vibration, vol. 217, no. 1, pp.163-182, 1998. DOI: https://doi.org/10.1006/jsvi.1998.1766 

  6. A. Hac, I. Youn, "Optimal semi-active suspension with preview based on a quarter car model", Journal of Vibration and Acoustics, vol. 114, pp. 84-92, 1992. DOI: https://doi.org/10.1115/1.2930239 

  7. G. Prokop, R.S. Sharp, "Performance enhancement of limited-bandwidth active automotive suspensions by road preview", Control Theory & Applications, vol. 142, no. 2, pp.140-148, 1995. DOI: https://doi.org/10.1049/ip-cta:19951772 

  8. H. J. Kim, "Road Measuring System using Surface Profile Sensing Algorithm", Journal of Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 12, no. 3, pp. 1098-1104, 2011. DOI: http://doi.org/10.5762/KAIS.2011.12.3.1098 

  9. H. M. Soliman, A. Benzaouia, H. Yousef, "Saturated robust control with regional pole placement and application to car active suspension", Journal of Vibration and Control, vol. 22, no. 1, pp. 258-269, 2016. DOI: https://doi.org/10.1177/1077546314528230 

  10. S. Weichao, G. Huijun, Y. Bin, "Adaptive robust vibration control of full-car active suspensions with electrohydraulic actuators", IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 21, no. 6, pp. 2417-2422, 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/TCST.2012.2237174 

  11. R. J. Lian, "Enhanced adaptive self-organizing fuzzy sliding-mode controller for active suspension systems", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 60, no. 3, pp. 958-968, 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2012.2190372 

  12. T. P. J. Sande, I.J.M. Besselink, H. Nijmeijer, "Rule-based control of a semi-active suspension for minimal sprung mass acceleration: design and measurement", Vehicle System Dynamics, vol. 54, no. 3, pp. 281-285, 2016. DOI: https://doi.org/10.1080/00423114.2015.1135970 

  13. G. Christoph, S. Andreas, W. Andreas, S. Oliver, "Design and vehicle implementation of preview active suspension", IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 22, no. 3, pp. 1135-1142, 2014. DOI: https://doi.org/10.1109/TCST.2013.2272342 

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