지능형 자율주행 제어 알고리듬 개발 및 시험차량 성능 평가

Abstract

본 논문은 지능형 자율주행 알고리듬 개발과 전기자동차를 이용한 시험차량 성능 평가에 관한 것이다. 지능형 자율주행 알고리듬은 종방향 제어기와 횡방향 제어기로 구성된다. 종방향 제어기는 선행 차량이 존재하지 않을 때 등속으로 주행 하는 모드와 선행 차량이 존재하는 경우 차간거리와 속도 관계를 적용한하여 선행 차량과 충돌이 발생하지 않도록 안전하게 속도를 제어하는 순항 제어 모드로 구성하였다. 자율주행의 경우 종방향 움직임과 횡방향 움직임이 동시에 이루어지기 때문에 도로 환경에 따라 차량 미끄러짐이나 전복을 방지하지 위한 속도제한 모드를 추가하였다. 도로 곡률과 차량의 속도 관계를 정의하여 급격한 곡률 변화 도로에서 속도를 제한함으로써 차량의 안전성을 유지하도록 구성하였다. 종방향 제어기는 이 같은 3 단계 작동모드로 설계하여 안전한 주행이 이루어 지도록 하였다. 횡방향 제어는 Preview optimal control 을 이용한 운전자 모델을 기반으로 하여 정해진 도로를 추종하도록 설계 하였다. 정의된 도로와 차량 방향의 각도 차이와, 도로 중심에서 차량이 벗어난 거리를 상태 변수로 정의하여 Preview optimal control 이론을 기반으로 제어 입력을 결정하였다. 전기자동차의 동역학적 특성을 기반으로 차량의 속도 및 횡방향 회전속도(Yaw rate)를 통해 차량의 위치를 결정하여 차선을 이탈하지 않고 주행하도록 하였다. 시험차량은 전기자동차로 제작하였다. EPS(Electric Power Steering) 구동을 제어하는 횡방향 하위 제어기와 전기자동차의 모터를 제어하는 CURTIS 종방향 하위 제어기로 시험차량의 주행 제어기를 구성하였으며, 지능형 자율주행 알고리듬에 대한 제어성능을 평가하였다.; This paper presents development of the autonomous control algorithm including lateral and longitudinal control and test results obtained using an electric vehicle. Sliding control theory has been used to develop a vehicle speed and distance control algorithm. A desired vehicle velocity has been designed based on the vehicle speed and distance control algorithm. A desired steering angle is determined through the lateral position error and the yaw angle error based on preview optimal control. The longitudinal control algorithm that maintains safety and comfort of the vehicles consists of a cruise control and a speed limitation algorithm according to a road curvature. Motor control inputs have been directly derived from the sliding control law. The performance of the control algorithm has been investigated through computer simulation and vehicle tests using an electric vehicle.