[자동제어] 자동차의 현가 시스템 제어
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- 목차
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1. Introduction
(1) 시스템 소개
(2) 제어 목표
(3) 블락 다이어그램 설정 방법
(4) 컨트롤러 결정 및 게인 값 결정 방법
2. Properties
(1) 자동차 제원(현대 그랜저 승용 Q240)
3. Assumption
4. Analysis
(1) Block Diagram
(2) Equation
(3) Stability Criterion(Routh Stability Criterion)
(4) Analysis
5. Conclusion
6. Comments
APPENDIX
◈ 전자제어식(ECS) 현가장치 구조
1. 전자제어 현가장치 (ECS:electronic control suspension system)개요 및 종류
2. 입-출 력요소 구성 부품
3. 전자제어 현가장치 쇼크 소업소버
- 본문내용
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1. Introduction
(1) 시스템 소개
현가장치는 차축과 차체를 연결하여, 주행할 때 차축이 노면에서 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 함으로써 차체의 손상을 방지하고 차량 탑승자의 승차감을 좋게 하는 장치이다. 현가장치는 구동 바퀴에 발생하는 구동력이나 제동할 때에 각 바퀴의 제동력을 차체에 전달함과 동시에 선회할 때의 원심력에도 견디고, 각 바퀴를 차체에 대해 바른 위치로 지지하는 역할을 하며 이러한 역할을 하기 위하여 상하 방향으로 움직일 수 있는 상태의 결합이 필요하다. 여기서 노면에서 받는 충격량을 분산하기 위해서는 노면의 충격을 직접적으로 받아들이는 자동차 휠과 차체 사이를 연결하는 스프링과 댐퍼의 탄성력을 조정하여야 한다. 원하는 차체의 수직 운동 변위 량을 구하기 위하여 자동차 현가 시스템을 구성한다.
<Figure 1-1> 자동차 현가장치
공기 현가장치
공기 현가장치는 공기 스프링을 사용 한 것이며 공기압축 장치와 공기 스프링으로 구성되어있다. 공기 스프링 그림 과 같이 벨로스내에 들어 있는 공기의 탄성을 이용한 것으로 다른 스프링에 비해 진동을 잘 흡수하기 때문에 진동이나 충격의 흡수성이 크고, 유연한 탄성을 얻을 수 있어서, 노면으로부터의 충격을 완화하여 승차감이 우수하다. 하중이 증가하여 벨로스 높이가 규정보다 낮아지면 레베링 벨브가 작동하여 압축 공기가 벨로스로 들어가 규정의 높이가 되게 한다. 따라서, 공기 스프링을 사용하면 하중 변화에 상관 없이 차고를 일정하게 유지할 수 있으며, 또 승차감이 그다지 변하지 않는 장점이 있지만, 공기 압축 밎 공기압 조절 장치가 필요하다.
(2) 제어 목표
우리의 목표는 도로의 표면 상태와 관계없이 운전자가 그걸 느끼지 못하도록 하는 것이다. 즉, 차체의 상하 운동이 없도록 해야 한다. 이를 위하여 도로의 울퉁불퉁한 표면에 따라 차체 밑에 있는 현가장치가 그 표면을 그대로 따라가야 한다.
(3) 블락 다이어그램 설정 방법
이 시스템은 두 가지 방법으로 Required를 표현할 수 있다. R(s)를 차체의 움직임으로 설정하여 0으로 놓고, 도로의 울퉁불퉁한 표면 상태를 D(s)로 놓을 수 있다. C(s)는 실제 차체의 움직임이 될 것이다. 두 번째 방법은 R(s)를 도로 표면의 변위로 놓고 D(s)는 없는 걸로 간주한다. C(s)는 도로의 표면에 따라 움직이는 현가장치의 변위가 될 것이다.
우리는 블락 다이어그램의 단순화를 위하여 2번째 방법을 택하였다.
또한 R(s)와 C(s)는 같은 단위이고 서로 상응하기 때문에 unity feedback이다. 이때 C(s)값을 feedback하기 위해서는 sensor가 필요한데, 우리는 차체와 바퀴 사이에 있는 현가장치의 길이를 측정할 수 있는 위치 센서를 가정하였다.
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