HILS 시스템 개발

Braking Force

Slip Ratio

0 100

Control Target range

Unstable range

본 연구에서 기존의 ABS HU 를 활용한 VDC 용 HILS System 을 구축하였다. HILS System 이 순수 시뮬레이션이나 실차 테스트에 비해 갖는 여러 가지 장점 때문에 사용하게 되었다. HILS 는 기존의 소프트웨어로 시뮬레이션을 하기 위한 모델에서 비선형성이 심하거나 해석하기 어려운 부분을 실제 하드웨어로 대체하여 시뮬레이션을 수행하는 것으로써 현실적으로 전체 시스템의 실험이 불가능하거나 시험비용이 고가인 우주항공산업분야에서 처음으로 적용되었다.

HILS System 의 갖는 장점은 실제에 실현 불가능한 상황을 재현하여 제어기 성능을 검증할 수 있고, 반복 실험이 가능하다는 것이다.

본 연구에서 HILS System 은 크게 3 가지로 나눌 수 있다. 하드웨 어 부분과 소프트웨어, 인터페이스 부분이 그것이다. Fig. 8 에서 3 부 분의 관계를 도식적으로 표현하였다. 소프트웨어 부분은 PC 내 제어 기 및 차량 모델 프로그램이며, 하드웨어 부분은 제동장치 및 HU 으 로 실제 차량이며, 인터페이스 부분은 2 부분을 연결시키는 역할을 하 고 있다. 자세한 내용은 부분별로 설명하겠다.

Fig. 8 는 HILS System 의 구성도를 나타내고 있다.

Solenoid Valve Driver

Fig. 8 Configuration for VDC HILS system

8 개의 솔레노이드 밸브를 사용하였고, 제동력을 스스로 만들 수 없어 부득이 제동 상황을 가정하여 실험을 하였다. 본 논문에서는 운전자의 제동력을 이용해 밸브를 제어하였으며, 밸브 제어 시스템은 8 개의 솔레노이드 밸브로 구성되어 있는데 각 휠의 브레이크 압력은 하나의 Inlet, Outlet 솔레노이드 밸브에 의해 변화된다. Inlet 밸브는 Normal Open 이고, Outlet 밸브는 Normal Closed 이다. 솔레노이드 밸브는 On-Off 타입이며, 증압, 유지, 감압, 세 종류의 압력을 만든다.

증압 모드는 Inlet Open, Outlet Closed 이며, 유지모드는 Inlet Closed, Outlet Closed 이고, 감압모드는 Inlet Closed, Outlet Open 이다. 또한 솔레노이드 밸브는 PWM 신호에 의해 조절되는데 단순 제어기에서는 PWM 신호를 일정한 Duty Ratio 를 가지도록 하였으며, LQR 제어기에서는 PWM 신호를 제어함으로써 Duty Ratio 에 변화를 주어 제동토크의 크기를 조절하였다. ABS HU 은 Bosch 사의 ABS 5.3 을 이용하였다.

실제 VDC 시스템에서는 휠센서, Yaw & G sensor, 마스터 실린더에 압력 센서, Steering Angle Sensor, 그리고 4 륜 구동인 경우에는 종가속도 센서가 사용된다. 하지만, 본 연구에서 사용된 센서는 측정용으로 각 휠의 압력센서와 마스터 실린더의 압력 센서 뿐이다. 나머지 센서는 차량 모델을 이용하였다.

Fig. 9 Signal flow diagram in Hardware Part

Fig. 10 Block diagram in Hardware Part

다음은 압력 센서에 의해 측정된 제동 압력을 차량모델과의 관계를