본 논문에서는 차량의 요 운동과 타이어의 횡 방향 미끄럼 운동을 고려한 자전거 모델에 기반을둔 횡 방향, 종 방향 제어를 다룬다. 이때 타이어의 Slip angle이 작은 상황을 고려하여 타이어에 작용하는 힘은 Slip angle과 선형성을 가진다고 가정한다. 따라서 모델링 불확실성을 포함한 자전거 모델의 조향 제어 성능을 향상하기 위해서는 자전거 모델을 기반으로 한 견고한 조향 제어 방식을 설계해야 한다. 차량의 횡방향 제어기는 Linear-Quadratic Regulator (LQR)로 설계한다. LQR은 제어 입력 u와 출력 y의 값으로 주어지는 평가 함수를 최소화하는 Feedback Gain 값을 계산하고 상태 정보를 Feedback 하여 제어한다. 차량의 종방향 제어기는 차량의 가속도를 이용한 주어진 속도 프로파일 추종과 긴급제동 기능을 갖춘 속도 제어가 이루어지도록 설계한다. 횡 방향, 종 방향 제어 로직의 성능은 실차 내부 파라미터값을 상용 드라이빙 시뮬레이터에 적용하여 검증한다. 또한, 시뮬레이터 기반의 설계 결과를 바탕으로 실차 환경에 적용하고 실험적으로 제어 로직을 평가한다.

Keywords: autonomous vehicles, motion control, bicycle model, linear quadratic regulator, longitudinal control

Speaker Kyu-Jin Choi