적응순항제어에 기반한 군집주행차량의 String Stability 분석

Abstract

본 논문에서는 현재 연구실에서 진행되고 있는 운전자 주행특성을 반영한 통합 적응순항제어/충돌회피(Human-Centered Integrated Adaptive Cruise Control/Collision Avoidance) 시스템을 소개하였으며, 적응순항제어(Adaptive Cruise Control) 차량이 군집주행을 할 때 발생할 수 있는 안정성의 문제(String Stability Problem)를 시뮬레이션을 통하여 확인하고, 문제 해결을 위한 수학적인 모델을 구성(Formulation of String Stability Problem)하였으며, 안정성을 확보하기 위한 해결방안(Solution of String Stability)을 제시하였다. 또한 충돌회피(Collision Avoidance)와 전체 차량군의 교통흐름(Traffic Flow)의 관점에서 String Stability 연구 결과의 의미를 서술하였다. 주요내용으로, 군집주행차량의 String Stability 분석을 위하여 비선형 차량모델을 1차 선형모델(1^(st) order Linear model)을 구성하고 실제 차량에 장착되는 브레이크 시스템을 고려한 시뮬레이션(Brake Hardware-in-the-Loop Simulation)을 통하여 모델을 검증하였다. 또한, 적응순항제어 차량의 군집주행 모델의 차간거리/차량속도 전달함수(Clearance/Velocity Transfer Function)을 수학적으로 도출하여 String Stability 분석을 위한 도구를 마련하였다. 그리고 이러한 분석 도구를 이용하여 String Stability를 만족하기 위한 적응순항제어기의 주요 파라미터의 영역을 구하여 제어기 설계에 적용할 수 있는 기준을 마련하였다. 본 논문의 String Stability 분석은 군집제어 차량에서 개별차량의 안정성(String Stability)과 전체 차량군의 안정성(Traffic Flow), 각 차량간의 충돌회피(Collision Avoidance)를 보장하는 제어기 설계에 기준이 되는 중요한 결과로써 활용될 수 있다.; This paper presents a vehicle longitudinal control strategy with guaranteed String Stability of platoon vehicle based Adaptive Cruise Control. First, this paper introduces a Human-Centered Integrated Adaptive Cruise Control/Collision Avoidance System that has been studied in this laboratory. And this paper mentions Sting Stability Problem of platoon vehicle which applied Adaptive Cruise Control System from simulation study, and contains the formulation of mathematical model of String Stability to solve problem, and presents solution of String Stability Problem from pole-zero analysis of the mathematical model, and describes meaning of String Stability Analysis in viewpoint of Collision Avoidance and Traffic Flow. Finally, this study can be used as a guideline for controller design that considers String Stability, Traffic Flow, and Collision Avoidance. As additional, on last of this paper, Brake Hardware-in-the-Loop Simulation System to validate the mathematical model’s parameter is introduced.