노면의 마찰을 고려한 자율주행차량의 조향시스템을 위한 적응 제어 방법

Abstract

여러 센서들과 하드웨어를 가지고 운전자의 조작 없이 원하는 목적지까지 주행이 가능한 차량을 자율주행차량이라고 한다. 목적지의 Waypoint가 주어지면 이를 바탕으로 GPS(Global Positioning System)를 이용하여 진행해야 할 방향이 설정되고, Laser Scanner와 Vision Sensor등을 이용하여 도로나 주변의 상황을 인지(Perception)하여 차량이 이동해야 할 경로를 생성하며, 현재 차량의 상태를 반영하여 목표 출력이 설정된다. 이러한 시스템에서 목표 출력과 실제 출력이 다를 경우 경로 추종에 문제가 발생하게 되어 새로운 경로 생성이 필요하게 되고, 경우에 따라서는 도로를 이탈하거나 장애물과 충돌하여 위험한 상황을 만들고, 더 이상 주행이 불가능한 상태가 될 수도 있다. 목표 출력의 요소로는 차량의 속도와 Wheel Angle이 있다. 차량의 속도는 Throttle Valve와 Brake를 이용하여 조절하게 되는데 속도의 증가는 비교적 상승 시간이 느리기 때문에 환경의 변화에 능동적으로 대응하여 목표 출력을 추종할 수 있으나, Wheel Angle 같은 경우에는 Tire와 Road간의 마찰에 의한 영향을 많이 받고 차속이 빠를수록 변화가 커지므로, 상황에 따라서 차량에 Over-Steer나 Under-Steer, Spin등과 같은 현상이 발생할 수 있으므로 상황에 따라 적응 가능한 방법이 요구된다.본 논문에서는 Wheel Angle을 제어하는데 있어서 취득한 데이터를 기반으로 Steering Torque와 Angular Velocity의 관계를 나타내는 Reference Function을 생성하고, 주행 중 실시간으로 Function Modifier을 이용하여 노면의 변화에 적응할 수 있는 방법을 연구하였고, 실험을 통하여 성능을 검증하였다.