차선 유지 제어를 위한 차량 동역학 모델의 개발

Abstract

본 논문에서는 목표 주행차선에 대해 차량 조정과 안정성을 제어할 수 있는 차선유지 제어시스템을 위한 동역학 모델링과 미지 파라미터 동정(同定)에 대해 제시한다. 본 논문에서 고려된 시스템(LKCS)은 완전 자율 주행시스템의 범주에 속하는 것이 아니라, 목표 차선에 차량을 유지하고자 하는 운전자의 수정 조향 노력을 경감시킨다는 점에서 보조 시스템의 범주에 해당된다. 또한 본 연구의 시스템은 어느 정도 운전자의 조향 자유도를 부여하는 것을 고려하여 제어입력으로서 조향 토크를 기반으로 설계되었으므로 운전자가 차량 운전중 조향 이탈 없이 의도된 힘으로 스티어링 휠(Steering wheel)을 유지할 수 있다. 개발된 시스템은 횡방향 위치 센서(CCD/CMOS Camera Unit), 차량 상태 센서(Sensor Unit : 조향 각, 요 속도, 차량 속도), 조향 엑츄에이터(DC Motor), 상태 표시 유닛(Display Unit)과 제어 유닛(Control Unit)으로 구성되었다. 본 연구에서는 계산에 대한 부하를 경감시킬 목적으로 Closed-Loop 시스템을 수행함에 있어서 파라미터 추정에 대해서는 피드백(Feedback)으로 구현시키지 않았다. 그러나 미지(Unknown) 파라미터들에 대한 파라미터 식별기(Parameter Identifier)를 설계하여 미지 파라미터를 추정하고 차속에 따른 변화를 적절하게 표현하기 위하여 차속에 대한 파라미터 스케쥴링(Parameter Scheduling) 함수를 제안하였다. 실차 평가 및 컴퓨터 시뮬레이션 결과 값들을 사용하여 본 연구결과를 비교 평가한 결과 측정치와 추정치 사이에 큰 편차가 없다는 것이 확인되었다. 그러므로 제안된 파라미터 스케쥴링 함수가 차선 유지 제어 시스템 개발을 위한 파라미터 모델로 적용 가능함이 증명되었다.