KR102489196B1

KR102489196B1 - 조향 모델에 기반한 모델 기반 진단

Info

Publication number: KR102489196B1
Application number: KR1020187007167A
Authority: KR
Inventors: 스테판 티. 망게테; 브렌트 에이. 반하르트
Original assignee: 크라운 이큅먼트 코포레이션
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2023-01-17
Also published as: EP3334637B1; KR20180040653A; AU2016309710A1; WO2017030774A1; US20170043804A1; CN107848565A; EP3334637A1; MX2018001805A; AU2016309710B2; CA2991069A1; US11008037B2; CN107848565B; CA2991069C; BR112018000870A2

Abstract

차량 제어 모듈에서 실행되는 조향 애플리케이션은 차량의 조향 휠을 제어하도록 조향 제어 입력을 수신하며, 조향 제어 입력에 기초하여, 조향 휠을 위한 설정값을 결정한다. 진단 관리자는 제어 속성의 측정값, 및 설정값을 수신하고; 제1 진단 관리자는 차량의 조향 시스템의 제1 모델을 포함한다. 설정값 및 제1 모델에 기초하여, 진단 관리자는 제어 속성의 가상값을 산출하며, 제어 속성의 가상값 및 측정값에 기초하여, 제1 진단 관리자는 차량의 조향 시스템의 작동 상태를 결정한다.

Description

조향 모델에 기반한 모델 기반 진단

본 발명은 일반적으로 자재 취급 차량의 진단에 관한 것이며, 특히 진단을 수행하도록 조향 모델을 이용하는 것에 관한 것이다.

포크 리프트 및 기타 형태의 산업 차량은 다양한 다른 조건 하에서 작동할 것으로 예상된다. 또한, 이러한 차량은 전형적으로 차량의 주행 속도를 제어하기 위한 견인 시스템 및 차량이 주행하는 방향을 제어하기 위한 조향 시스템과 같은 다수의 상이한 기능 시스템을 포함한다.

진단 목적을 위해, 차량이 작동되는 동안 하나 이상의 상이한 기능 시스템의 상이한 속성을 모니터링하는 것이 유익할 수 있다.

본 발명의 한 양태는, 차량 제어 모듈상에서 실행되는 조향 어플리케이션에 의해, 차량의 조향 휠(steered wheel)을 제어하도록 조향 제어 입력을 수신하는 단계, 및 조향 제어 입력에 기초하여, 조향 휠과 관련된 제어 속성의 설정값을 상기 조향 애플리케이션에 의해 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 제1 진단 관리자에 의해 a) 조향 제어 모듈로부터 제어 속성의 측정값, 및 b) 조향 어플리케이션으로부터 제어 속성의 설정값을 수신하는 단계를 또한 포함하며; 상기 제1 진단 관리자는 상기 차량의 조향 시스템의 제1 모델을 포함한다. 설정값 및 제1 모델에 기초하여, 상기 제1 진단 관리자는 제어 속성의 제1 가상값(virtual value)을 산출하고, 상기 제어 속성의 제1 가상값 및 제어 속성의 측정값에 기초하여 차량의 조향 시스템의 제1 작동 상태를 결정한다.

본 발명의 일부 실시예에서, 상기 제어 속성은 조향 휠 각도 또는 차량의 조향 휠과 결합된 조향 모터의 각속도를 포함한다. 실시예들에서, 상기 조향 어플리케이션 및 상기 제1 진단 관리자는 제1 컨트롤러에서 실행될 수 있으며, 상기 조향 어플리케이션은 상기 조향 제어 모듈에 설정값을 통신할 수 있으며; 상기 조향 제어 모듈은 상기 설정값에 기초하여 상기 조향 휠과 결합된 조향 모터를 제어한다.

일부 실시예에서, 상기 조향 시스템의 제1 작동 조건을 결정하는 단계는 제1 가상값과 측정값 사이의 유사성의 정도를 나타내는 지시자(indicator)를 결정하도록 제어 속성의 제1 가상값을 측정값과 비교하는 것에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 가상값은 개별적으로 평가된 요소들의 제1 어레이일 수 있으며; 측정값은 개별적으로 평가된 요소들의 제2 어레이일 수 있다. 이러한 실시예에서, 지시자는 제1 어레이와 제2 어레이 사이의 산출된 상관 관계에 기초하여 결정될 수 있다. 대안적으로, 어레이의 각각의 개별 측정값은 단일의 대응하는 가상값과 비교될 수 있다.

본 발명의 다른 양태 또는 실시예에 따라서, 지시자는 사전 결정된 임계값과 비교될 수 있으며; 상기 비교에 기초하여, 조향 시스템이 고장 상태인지 아닌지에 대한 결정이 만들어진다.

또한, 차량 제어 모듈은 조향 시스템이 고장 상태에 있을 때 차량의 움직임을 정지시킬 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에서, 조향 시스템의 제1 모델은 복수의 상이한 작동 조건에 대한 실질적으로 유사한 조향 시스템의 관측된 응답에 기초하여 산출된 전달 함수를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 단독으로 또는 상기 실시예들 중 임의의 실시예와 조합하여, 상기 방법은 a) 제2 진단 관리자에 의해, 상기 조향 제어 모듈로부터 상기 제어 속성의 측정값, 및 b) 상기 조향 애플리케이션으로부터 상기 제어 속성의 설정값을 수신하는 단계를 포함할 수 있으며; 상기 제2 진단 관리자는 상기 차량의 조향 시스템의 제2 모델을 포함한다. 상기 설정값 및 상기 제2 모델에 기초하여, 상기 제2 진단 관리자는 상기 제어 속성의 제2 가상값을 산출할 수 있고; 상기 제어 속성의 제2 가상값 및 상기 제어 속성의 측정값에 기초하여, 상기 제2 진단 관리자는 상기 차량의 조향 시스템의 제2 작동 상태를 결정할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따라서, 상기 조향 시스템의 제2 모델은 상기된 또는 본 명세서의 다른 부분에 설명된 전달 함수를 포함할 수 있다. 상기 제2 진단 관리자는 제1 컨트롤러와 다른 제2 컨트롤러에서 실행될 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 차량의 조향 휠을 제어하기 위하여 조향 제어 입력을 수신하도록 구성된 입력을 포함하는 제1 컨트롤러, 및 상기 제1 컨트롤러에 의해 실행 가능한 코드를 저장하기 위한 메모리를 포함하는 차량 제어 시스템에 관한 것이다. 상기 실행 가능한 코드는 상기 조향 제어 입력에 기초하여, 상기 조향 휠과 관련된 제어 속성의 설정값을 결정하도록 구성된 조향 애플리케이션을 포함한다. 상기 실행 가능한 코드는 a) 조향 제어 모듈로부터 제어 속성의 측정값, 및 b) 상기 조향 애플리케이션으로부터 상기 제어 속성의 설정값을 수신하도록 구성된 제1 진단 관리자를 또한 포함하며; 상기 제1 진단 관리자는 차량의 조향 시스템의 제1 모델을 포함한다. 상기 제1 진단 관리자는 또한, a) 상기 설정값 및 상기 제1 모델에 기초하여, 상기 제어 속성의 제1 가상값을 산출하고, b) 상기 제어 속성의 상기 제1 가상값 및 상기 제어 속성의 측정값에 기초하여, 차량의 조향 시스템의 제1 작동 상태를 제어하도록 구성된다. 제1 양태와 관련하여 설명된 임의의 또는 모든 특징은 본 발명의 제2 양태의 실시예들에 포함될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태는 본 명세서에 설명된 임의의 양태 또는 실시예에 따른 차량 제어 시스템을 포함하는 자재 취급 차량과 같은 차량에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 한 양태에 따른 자재 취급 차량의 사시도.
도 2a는 도 1의 차량의 차량 제어 모듈(VCM)에서 제어 로직을 제공하기 위한 컴퓨팅 환경을 도시한 도면.
도 2b는 본 발명의 원리에 따라서 조향 모델을 이용하는 모델 기반 진단 기술을 설명하는데 도움이 되는 차량 및 예시적인 차량 제어 모듈의 선택된 특징을 개략적으로 도시한 도면.
도 3a는 본 발명의 원리에 따라서 조향 모델을 사용하여 모델 기반 진단을 실시하기 위한 예시적인 방법의 흐름도.
도 3b는 본 발명의 원리에 따라서 조향 모델을 사용하여 모델 기반 진단을 실시하기 위한 다른 예시적인 방법의 흐름도.
도 4는 차량 조향 시스템이 스텝 입력에 어떻게 반응할 수 있는지의 예를 도해적으로 도시한 도면.

바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 특정 바람직한 실시예가 제한을 위한 것이 아니라 예시로서 도시된 도면이 참조된다. 다른 실시예가 이용될 수 있고 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 변경이 만들어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

지금, 도 1을 참조하면, 자재 취급 차량(10)(이하, "차량")이 도시된다. 본 발명이 포크 리프트 트럭을 포함하는 도시된 차량(10)을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 다양한 다른 형태의 자재 취급 차량에 사용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

차량(10)은, 차량(10)의 주요 구성 요소를 한정하는 프레임(14)을 포함하고 배터리(15)를 수용하는 본체 또는 동력 유닛(12)을 포함한다. 차량(10)은 제1 및 제2 아우트리거(18)들에 결합된 한 쌍의 포크측 지지 휠(16), 동력 유닛(12)의 후방(12A)에 있는 제1 모서리 근처에 장착된 종동 및 조향 휠(20), 및 동력 유닛(12)의 후방(12A)에 있는 제2 모서리에 장착된 캐스터 휠(도시되지 않음)을 추가로 포함한다. 휠(16, 20)들은 차량(10)이 플로어 표면을 가로질러 움직이는 것을 가능하게 한다.

운전실(22)은 차량(10)을 운전하는 작업을 수용하기 위해 동력 유닛(12) 내에 위치된다. 틸러 노브(tiller knob)(24)는 차량(10)의 조향을 제어하기 위해 운전실(22) 내에 제공된다. 차량(10)의 움직임(전지 또는 후진)의 속도 및 방향은 운전석(28)에 인접하게 제공된 다기능 제어 핸들(26)을 통해 작업자에 의해 제어되며, 제어 핸들(26)은 당업자가 알 수 있는 바와 같이 하나 이상의 다른 차량 기능을 제어할 수 있다. 차량(10)은 차량 프레임(14)에 부착된 수직 지지 구조체(32)를 포함하는 오버헤드 가드(30)를 추가로 포함한다.

차량(10)의 적재물 취급 조립체(40)는 일반적으로 마스트 조립체(mast assembly)(42), 및 마스트 조립체(42)를 따라서 수직으로 움직일 수 있는 캐리지 조립체(44)를 포함한다. 마스트 조립체(42)는 아우트리거(18)들 사이에 위치되고, 프레임(14)에 부착된 고정 마스트 부재(46), 및 포개진 제1 및 제2 가동성 마스트 부재(48, 50)들을 포함한다. 마스트 조립체(42)가 추가의, 또는 도 1에 도시된 2개, 즉 제1 및 제2 가동성 마스트 부재(48, 50)들보다 적은 가동성 마스트 부재를 포함할 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 캐리지 조립체(44)는 리치 조립체(reach assembly)(52), 포크 캐리지(54), 및 한 쌍의 포크(56A, 56B)를 포함하는 포크 구조체를 포함하는 종래의 구조를 포함한다. 본 명세서에 한정된 바와 같은 가동성 조립체(47)는 하부 및 상부 가동성 마스트 부재(48, 50)들 및 캐리지 조립체(44)를 포함한다. 마스트 조립체(42)는 2014년 5월 6일에 등록되고 출원인인 Crown Equipment Corporation에 양도되고 그 전체 내용이 참조에 의해 본 명세서에 통합된 Steven C. Billger 등의 미국 특허 제8,714,311호에 개시된 모노마스트(monomast)로서 구성될 수 있다.

도 2a는 본 명세서에 도시되고 설명된 하나 이상의 실시예에 따른, 차량 제어 모듈(VCM)(226)에서 제어 로직을 제공하기 위한 컴퓨팅 환경을 도시한다. 차량 제어 모듈(226) 및 차량(10)의 다양한 작업자 제어 및 다른 기능 시스템과 접속하는 방식은 그 전체 내용이 참조에 의해 본 명세서에 통합되는 미국 특허 공개 제2010/0228428호 및 제2014/0188324호에 개시된 제어 구조와 유사할 수 있다.

예시된 실시예에서, VCM(226)은 하나 이상의 프로세서 또는 마이크로 컨트롤러(430), 입력/출력 하드웨어(432), 네트워크 인터페이스 하드웨어(434), 데이터 저장 구성 요소(436) 및 메모리 구성 요소(440)를 포함한다. 하나 이상의 프로세서, 컨트롤러 또는 마이크로 컨트롤러(430)는 명령(예를 들어, 데이터 저장 구성 요소(436) 및/또는 메모리 구성 요소(440)로부터의)을 수신하고 실행하도록 작동 가능한 임의의 처리 소자를 포함할 수 있다. 프로세서, 컨트롤러 또는 마이크로 컨트롤러(430)들은, 입력 데이터를 수신하고 컴퓨터 명령어들을 통해 이러한 데이터를 처리하며 출력 데이터를 발생시키는 임의의 종류의 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 프로세서는 마이크로 컨트롤러, 손파지 디바이스, 랩톱 또는 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 마이크로 컴퓨터, 디지털 신호 프로세서(DSP), 메인프레임, 서버, 휴대 전화, 개인용 정보 단말기, 다른 프로그램 가능한 컴퓨터 장치 또는 그 임의의 조합일 수 있다. 이러한 프로세서들은 또한 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA)와 같은 프로그램 가능 논리 디바이스를 사용하여 실시되거나, 또는 대안적으로 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit, ASIC) 또는 유사한 디바이스들로서 실현될 수 있다. 또한, "프로세서" 또는 "컨트롤러"라는 용어는 2개 이상의 상기 언급된 디바이스, 예를 들어, 2개 이상의 마이크로 컨트롤러의 조합을 포함하도록 의도된다.

데이터 저장 구성 요소(436) 및 메모리 구성 요소(440)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리로서 각각 구성될 수 있으며, 랜덤 액세스 메모리(SRAM, DRAM 및/또는 다른 형태의 RAM을 포함하는), 플래시 메모리, 보안 디지털(SD) 메모리, 레지스터, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다용도 디스크(DVD) 및/또는 다른 형태의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 차량(10)이 멈추고 재시작된 후에 이용 가능하도록 의도된 임의의 저장된 정보는 비휘발성 메모리에 유익하게 저장될 수 있다. 또한, 특정 실시예에 따라, 상기된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 VCM(226) 내에 및/또는 VCM(226) 외부에 상주할 수 있다.

추가적으로, 메모리 구성 요소(440)는 하나 이상의 프로세서 또는 마이크로 컨트롤러(430)에 의해 실행될 수 있는 소프트웨어 또는 애플리케이션을 저장할 수 있다. 그러므로, 메모리 구성 요소(440)는 운영 애플리케이션 또는 로직(442), 견인 애플리케이션 또는 로직(444a), 조향 애플리케이션 또는 로직(444b), 호이스트 애플리케이션 또는 로직(444c), 및 액세서리 애플리케이션 또는 로직(444d)을 포함할 수 있다. 운영 로직(442)은 운영 시스템, 및 VCM(226)의 구성 요소들을 관리하기 위한, 예를 들어 진단 관련 애플리케이션들과 같은 다른 소프트웨어를 포함할 수 있다. 견인 애플리케이션(444a)은 차량(10)의 최적의 견인 제어를 용이하게 하기 위한 하나 이상의 알고리즘 및 파라미터로 구성될 수 있다. 조향 애플리케이션(444b)은 차량(10)의 최적의 조향 제어를 용이하게 하기 위한 하나 이상의 알고리즘 및 파라미터로 구성될 수 있다. 호이스트 애플리케이션(444c)은 차량(10)의 최적의 호이스트 제어를 용이하게 하기 위한 하나 이상의 알고리즘 및 파라미터를 포함할 수 있으며, 이러한 것은 차량(10)의 가동성 조립체(47)를 상승 및 하강시키도록 사용되는 주 적재물 취급 조립체 제어 시스템으로서 작용한다. 추가적으로, 액세서리 애플리케이션(444d)은, 캐리지 조립체(44)의 포크 캐리지 리치, 틸트 및 사이드 시프트와 같은 추가 과제를 수행하는 보조 적재물 취급 조립체 시스템과 같은 차량(10)의 액세서리들의 제어를 제공하기 위한 하나 이상의 알고리즘 및 파라미터를 포함할 수 있다. 로컬 통신 인터페이스(446)가 또한 도 2a에 포함되며, VCM(226)의 구성 요소들 사이의 통신을 용이하게 하도록 버스 또는 다른 통신 인터페이스로서 실시될 수 있다.

하나 이상의 프로세서 또는 마이크로 컨트롤러(430)는 지시들(예를 들어, 데이터 저장 구성 요소(436) 및/또는 메모리 구성 요소(440)로부터의)을 수신하고 실행하도록 작동 가능한 임의의 처리 구성 요소를 포함할 수 있다. 입력/출력 하드웨어(432)는 다양한 작업자 명령 및 모션 피드백 센서들을 포함하고 및/또는 이와 접속하도록 구성될 수 있다. 네트워크 인터페이스 하드웨어(434)는 안테나, 모뎀, LAN 포트, 무선 충실도(Wi-Fi) 카드, WiMax 카드, 이동 통신 하드웨어, 및/또는 다른 네트워크 및/또는 디바이스와 통신하기 위한 기타 하드웨어를 포함하는 임의의 유선 또는 무선 네트워킹 하드웨어를 포함할 수 있고 및/또는 이와 통신하도록 구성될 수 있다. 이러한 연결로부터, 통신은 VCM(226)과 차량(10)의 CAN 버스 또는 유사한 네트워크와 결합된 다른 구성 요소들을 포함하는 다른 컴퓨팅 디바이스들 사이에서 촉진될 수 있다.

도 2a에 도시된 구성 요소들이 단지 예시적이며 본 발명의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다. 도 2a의 구성 요소들이 VCM(226) 내에 존재하는 것으로서 예시되었지만, 이는 단지 예일 뿐이다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 구성 요소는 VCM(226) 외부에 상주할 수 있다. 도 2a에서 VCM(226)이 단일 디바이스로서 예시되어 있지만, 이는 단지 예일뿐이라는 것을 또한 이해하여야 한다. 일부 실시예에서, 견인 애플리케이션 또는 로직(444a), 조향 애플리케이션 또는 로직(444b), 호이스트 애플리케이션 또는 로직(444c), 및/또는 액세서리 애플리케이션 또는 로직(444)은 다른 디바이스들 상에 상주할 수 있다. 추가적으로, VCM(226)은 트랙션 어플리케이션 또는 로직(444a), 조향 어플리케이션 또는 로직(444b), 호이스트 어플리케이션 또는 로직(444c) 및 액세서리 어플리케이션 또는 로직(444c)이 별개의 로직 구성 요소들로 예시되었지만, 이러한 것 또한 예일뿐이다. 일부 실시예에서, 단일의 복합 소프트웨어 애플리케이션은 VCM(226)이 기술된 기능을 제공하도록 할 수 있다.

VCM(226)이 차량(10)의 수동 작동 및 자동 작동의 다양한 조건을 조정하도록 차량(10)의 다양한 센서 및 다른 제어 회로와 통신할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

도 2b는 조향 모델을 이용하는 모델 기반 진단 기술을 설명하는데 도움이 되는 차량(10) 및 예시적인 차량 제어 모듈의 선택된 특징들을 개략적으로 도시한다. 도 1 및 도 2a에 대하여 설명된 차량(10) 및 VCM(226)의 다른 특징들은 본 명세서에서 설명된 예시적인 모델-기반 진단의 양태들을 모호하게 하지 않도록 도 2b에서 생략된다.

도 2b에서, 도 1에 도시된 차량(10)의 틸러 노브(24)를 포함하는 조향 디바이스의 일부를 형성하는 작업자 제어 조향 제어 입력 센서(576)는 차량 제어 모듈(VCM)(548)에 조향 제어 입력 또는 조향 제어 입력 신호(578)(예를 들어, 아날로그 전압)를 제공한다. 조향 제어 입력 센서(576)는 조향 휠, 제어 핸들, 조향 틸러 또는 유사한 조향 요소를 포함하는 다른 조향 디바이스의 일부를 또한 형성할 수 있다. 조향 제어 입력 또는 조향 제어 입력 신호(578)는 조정되거나 그렇지 않으면 조화될 수 있으며, 예를 들어 VCM(548) 내의 제1 마이크로 컨트롤러(552)의 입력 핀에 제공될 수 있다. 이러한 신호는 추가로 조화될 수 있으며, 제1 마이크로 컨트롤러(552)에 의해 실행되는 조향 애플리케이션(550)에 입력값으로서 공급될 수 있다. 예를 들어, 조향 제어 입력 신호(578)의 전압 또는 이 전압의 변화율은 조향 디바이스, 즉 예시된 실시예에서 틸러 노브(24)와 관련된 조향 제어 입력 센서(576)의 위치 및 위치의 변화율에 기초하여 변할 수 있다. 조향 애플리케이션(550)이 수신하는 조향 제어 입력 신호(578)에 대응하는 입력 신호에 기초하여, 조향 애플리케이션(550)은 차량(10)의 조향 휠(20)에 관련된 제어 속성을 위한 설정값(568)을 결정한다. 제어 속성은 조향 휠 각도 또는 조향 모터(574)의 각속도일 수 있으며, 그러므로, 설정값(568)의 값은 조향 휠 각도(θ₁) 또는 조향 모터 각속도(ω₁)일 수 있다. 예를 들어, 전압값을 가지는 입력 신호는 전압값을 조향 세트 포인트를 위한 특정 휠 각도값에 상관시키도록 룩업 테이블과 함께 사용될 수 있거나, 또는 입력 신호의 전압의 변화율은 조향 휠 각속도를 변화시키는 세트 포인트로 상기 변화율을 변환시키도록 사전 결정된 계수 인자만큼 곱해질 수 있다. 설정값(568)은 조향 제어 모듈(SCM)(572)에 제공될 수 있다. SCM(572)은 조향 모터(574)를 제어하기 위한 설정값(568)을 사용하고, 이는 조향 제어 입력 센서(576)의 작업자 조작에 의해 표시된 바와 같은 필요한 자세에 따르도록 조향 휠(20)을 위치시킨다. SCM(572)은 조향 휠과 관련된 제어 속성의 피드백 값(570)을 또한 제공한다. 특히, 피드백 값은 조향 휠(20)의 측정된 또는 실제의 조향 휠 각도(θ₂)이거나 또는 조향 모터(574)의 측정된 또는 실제의 각속도(ω₂)이다. SCM(572)은 피드백 값(570)을 조향 휠 애플리케이션(550)에 제공한다.

차량의 일상적인 작동 동안, 제1 진단 관리자(556)는 또한 제1 마이크로 컨트롤러(552)에 의해 실행되고, 조향 어플리케이션(550)으로부터 설정값(568)을 수신하고, 조향 제어 모듈(572)로부터 피드백 값(570)을 수신한다. 특히, 제1 진단 관리자(556)는 조향 휠(20)에 관련된 제어 속성의 제1 가상값(564)을 산출하도록 사용되는 모델(558)을 포함한다. 설정값(568)과 유사하게, 제1 가상값(564)은 예를 들어 조향 휠 각도이거나 또는 조향 모터 각속도일 수 있으며, 그러므로 제1 가상값의 값은 각도(θ₃) 또는 각속도(ω₃)일 수 있다. 모델(558)은 차량의 격리된 조향 시스템의 모델일 수 있다. 특히, 모델(558)은 단지 a) 조향 제어 모듈(572), b) 조향 모터(574), 및/또는 c) 그 위치가 조향 모터(574)에 의해 변경되는, 차량의 휠(20)의 반력을 나타내는 하중일 수 있다. 하나의 예시적인 형태의 모델이 다음에 더욱 상세하게 설명되지만, 모델(558)이 격리된 조향 시스템의 거동을 시뮬 레이션하는 임의의 형태일 수 있어서, 조향 제어 모듈(572)이 특정 설정값(568)을 구비하고 조향 시스템이 적절하게 작동하면, 모델은 조향 시스템의 제어 속성(572)이 어떻게 반응하여야 하는지, 즉 그 각도 또는 각속도가 동일하여만 하는 것의 예측된 결과를 제공한다.

제1 진단 관리자(556)는 출력으로서 제1 가상값(564)을 발생시키거나 또는 산출하기 위하여 입력으로서 설정값(568)을 모델(558)에 제공하도록 실행한다. 모델(558)이 격리된 조향 시스템의 거동을 정확하게 반영하는 것을 가정하면, 제1 가상값(564)은 현재 작동되는 차량의 조향 제어 모듈(572)에 제공되는 설정값(568)의 결과인 조향 모터의 실제 조향 휠 각도 또는 실제 각속도를 면밀히 반영해야 한다.

따라서, 제1 진단 관리자(556)는 피드백 값(570)을 제1 가상값(564)과 비교할 수 있다. 상기된 바와 같이, 모델(558)은 본질적으로 차량의 조향 시스템의 시뮬레이션된 응답(즉, 제1 가상값(564))을 만드는 가상 조향 시스템이다. 제1 가상값(564)은 차량의 조향 시스템의 적절한 작동의 검증을 위해 측정된 또는 피드백 값(570)과 비교될 수 있다. 일부 실시예들에서, 2개의 값이 사전 결정된 임계값 이상 차이가 있는 것을 비교가 나타내면, 제1 진단 관리자(556)는 고장이 일어났다는 것을 나타내는 고장 신호를 발생시킬 수 있다. 실시예들에서, VCM(548)은 고장 신호에 응답하여 차량의 움직임을 정지시킬 수 있다. 달리 지시되지 않는 한, 특정 형태의 차량은 본 발명의 시스템 및 방법의 작동과 무관하며, 모든 차량이 포함될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

일부 실시예에서, 도 2b의 VCM(548)은 예를 들어 제1 진단 관리자(556)와 실질적으로 유사한 제2 진단 관리자(560)를 실행하는 제2 또는 여분의 마이크로 컨트롤러(554)를 포함할 수 있다. 그러므로, 차량의 일상적인 작동 동안, 제2 진단 관리자(560)는 제2 마이크로 컨트롤러(554)에 의해 실행되고, 조향 어플리케이션(550)으로부터 설정값(568)을 수신하고 또한 조향 제어 모듈(572)로부터 피드백 값(570)을 수신한다. 특히, 제2 진단 관리자(560)는 조향 휠(20)에 관련된 제어 속성의 제2 가상값(566)을 산출하도록 사용되는 모델(562)을 포함한다. 설정값(568)과 유사하게, 제2 가상값(566)은 예를 들어 조향 휠 각도 또는 조향 모터 각속도일 수 있으며, 그러므로, 제2 가상값(566)의 값은 각도(θ₄) 또는 각속도(ω₄)일 수 있다. 모델(558)과 유사하게, 모델(562)은 차량의 격리된 조향 시스템의 모델일 수 있다. 제2 진단 관리자(560)는 출력으로서 제2 가상값(566)을 발생시키거나 또는 산출하기 위하여 입력으로서 설정값(568)을 모델(562)에 제공하도록 실행한다. 모델(562)이 격리된 조향 시스템의 거동을 정확하게 반영한다고 가정하면, 제2 가상값(566)은 현재 작동되는 차량의 조향 제어 모듈(572)에 제공되는 설정값(568)의 결과인 실제 조향 휠 각도 또는 조향 모터의 실제 각속도를 반영하여야 한다.

따라서, 제2 진단 관리자(560)는 피드백 값(570)을 제2 가상값(566)과 비교할 수 있다. 제2 가상값(566)은 예를 들어 차량의 조향 시스템의 적절한 작동의 검증을 제공하도록 측정값(570)과 비교될 수 있다. 2개의 값이 사전 결정된 임계값 이상 차이가 있는 것으로 비교가 나타내면, 제2 진단 관리자(560)는 제1 진단 관리자(556)에 의해 발생된 것과 별개인, 고장이 일어났다는 것을 나타내는 그 자체의 고장 신호를 발생시킬 수 있다. VCM(548)은 제2 진단 관리자(560)로부터의 고장 신호에 응답하여 차량의 움직임을 정지시킬 수 있다.

차량의 마이크로 컨트롤러들 및 다른 디지털 하드웨어가 신호들 및 신호들의 값을 취급하기 때문에, 예를 들어, 피드백 값(570)은 주기적인 속도(예를 들어, 10 ms)로 샘플링된 연속 신호로부터 기인하는 값들의 어레이일 수 있다. 유사하게, 모델(558)이 예를 들어 10 ms마다 설정값(568)이 제공될 수 있어서, 새로운 제1 가상값(564)은 예를 들어 10 ms마다 산출된다. 각각의 개별 피드백 값(570)을 단일의 대응하는 제1 가상값(564)과 비교하는 것이 가능할 수 있지만, 그 비교는 차량의 조향 시스템이 오작동하는지 여부를 정확하게 나타내지 않을 수 있다. 그러나, 가장 최근에 발생된 제1 가상값(564)들의 사전 한정된 수, 예를 들어, 100과 피드백 값(570)들의 마지막 사전 한정된 수, 예를 들어 100를 비교하면, 차량의 조향 시스템이 오작동하는지 여부의 훨씬 더 정확한 표시를 제공할 것이다. 그러므로, 제1 가상값(564)은 개별적으로 평가된 요소들의 제1 어레이를 포함할 수 있으며, 측정값(570)은 대응하는 개별적으로 평가된 요소들의 제2 어레이를 포함할 수 있어서, 측정값(570)과 제1 가상값(564) 사이의 유사성은 제1 어레이와 제2 어레이 사이의 상관 관계와 같은 유사성의 산출된 측정치에 기초하여 결정된다.

일반적으로, 피드백 값(570)의 샘플이 많고 서로 비교하기 위해 사용되는 제1 가상값(564)의 산출이 많을수록, 만들어지는 결과는 더욱 정확해진다. 그러나, 이러한 값들의 보다 많은 샘플을 축적하는 것은 보다 긴 시간을 반영하며, 이러한 것은 조건이 감지되기 전에 오작동이 오랜 시간 동안 발생하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 전형적으로 피드백 값(570)과 제1 가상값(564) 사이에 비교가 만들어지기 전에 값을 수집하도록 사용되는 시간의 양에 대한 일부 작동 상한이 있다. 예를 들어, 오작동이 일어나는 예를 들어, 100 ms 이내에 검출 및/또는 완화 작용이 개시되도록 요구하는 작동 제약이 있을 수 있다. 또는, 예를 들어, 차량의 주행 속도에 기초하여 더욱 빨리 또는 더욱 느리게 누적될 수 있는 적절한 제어 하에서 시스템을 유지하도록, 설정값(568)와 실제 위치 사이의 최대 허용 편차가 있을 수 있고, 그러므로 진단 평가 시간을 감소시키거나 증가시킬 수 있다.

예를 들어, 피드백 값(570)의 샘플 주기가 10 ms이고 오작동이 100 ms 내에서 개시되는 동작을 작동이 요구하면, 10개 이하의 샘플이 수집되어, 10 ms 응답 시간을 사용하여 피드백 값(570)과 제1 가상값(564) 사이의 보상을 위해 사용될 수 있다. 10개의 샘플이 수집되는 경우에, 피드백 값(570)의 10개의 샘플은 10개의 입력값(즉, 설정값(570))에 대한 실제 응답(예를 들어, x₁ - x₁₀)의 어레이를 포함하는 제1 랜덤 변수(random variable)(X)로 간주될 수 있으며, 제1 가상값(564)은 이러한 동일한 10개의 입력값에 대한 10개의 시뮬레이션된 모델 응답(예를 들어, y₁ - y₁₀)을 포함하는 제2 랜덤 변수(Y)로 간주될 수 있다. 2개의 랜덤 변수의 유사성의 하나의 측정은 상관 계수(P)로서 공지되어 있다. 때때로 단순히 그 상관 관계로 지칭되는 2개의 변수의 상관 계수는 그 개별 표준 편차의 곱(product)으로 나눈 2개의 변수들의 공분산(covariance)이다. 2개의 변수가 어떻게 선형으로 관련되는지에 대한 정상화된 측정이다. 그러나, 당업자는 본 발명의 문맥에서 사용될 수 있는 값들의 2개의 어레이들 사이의 유사성을 측정하기 위한 많은 다른 기술들이 있다는 것을 인식할 것이다.

잘 이해된 기술을 사용하여, 변수(X, Y)들의 각각의 평균(

)이 산출될 수 있으며, 그런 다음, 각각의 가변 조건수(variance)(σx², σy²)가 잘 산출될 수 있다. 가변 조건수들의 제곱근은 각각의 변수에 대한 표준 편차(σx, σy)를 제공한다. 2개의 변수의 공분산(C_xy)는 다음에 따라서 산출될 수 있다:

이러한 것은 상관 계수가 다음에 따라 산출되는 것을 허용한다:

2개의 변수 또는 신호가 정확히 상관할 때 P = 1이며 정확하게 보정되지 않은 신호에 대해 상관할 때 P = 0이다. 그러므로, 실시예들에서, P 값이 그 임계값보다 낮을 때 피드백 값 (570) 및 제1 가상값(564)이 서로 유사하지 않다는 것을 결정하도록 사용되는 사전 결정된 임계값이 확인될 수 있다. P를 산출하기 위해 10개의 샘플이 사용되는 예에서, 약 0.5 내지 약 0.8의 P에 대한 값은 피드백 값(570) 및 제1 가상값(564)은 조향 시스템 오작동이 일어나지 않을 만큼 충분히 유사하다는 것을 나타낸다. P 값이 0.5 미만으로 산출되면, 차량의 조향 시스템의 오작동이 발생할 가능성이 있다. 예상치 않은 노이즈 또는 다른 이상 현상 때문에, 임계값 미만의 단일 P 값의 발생이 오작동의 부재시에도 가끔 일어날 수 있다. 그러므로, 일부 실시예들에서, 제1 진단 관리자(556)는 P 값이 사전 결정된 임계값 아래로 산출될 때마다 카운터를 증분하고, P 값이 사전 결정된 임계값 이상으로 산출될 때마다 카운터를 감량한다. 그 카운터의 값이 최대 허용 가능한 수(예를 들어, 5)에 도달하면, 제1 진단 관리자는 고장 상태가 발생했다는 것을 VCM(548)에 경고할 수 있다.

제1 진단 관리자(556)와 관계없이, 제2 진단 관리자(560)는 제2 가상값(566)이 피드백 값(570)과 얼마나 유사한지를 또한 산출할 수 있다. 제2 진단 관리자(560)가 다른 모델(562), 다른 샘플링 주기, 또는 다른 유사성 측정 기술을 이용할 수 있지만, 제2 진단 관리자(560)는 제1 진단 관리자(556)와 실질적으로 유사하게 구성되어서, 거의 동일한 방식으로 작동할 수 있다. 그러므로, 모델(562) 및 모델(558)은 모두 동일한 모델일 수 있고, 유사한 상관 계수 및 카운터는 차량의 조향 시스템의 고장 상태를 VCM(548)에 경고하는 그 자체의 진단 신호를 발생시키기 위해 제2 진단 관리자(560)에 의해 사용될 수 있다 .

100ms 기간에 걸쳐서 10개의 샘플들의 수집을 제한하는 하나의 예시적인 작동 제한이 상기되었다. 가능한 다른 작동 제한은 차량의 속도 및 차량의 위치 에러(positional error)에서의 수용 또는 허용 가능한 오차에 기초할 수 있다. 조향 휠(20)의 측정된 각도(θ₂)가 설정값(568)(예를 들어, 각도(θ₁))과 정확하게 일치하지 않으면, 차량의 속도와 관련한 그 차이의 양은 차량이 작업자에 의해 조향된 위치와 다른 위치에 도달하는 차량을 유발한다. 또한, 자동자가 주행하도록 허용되는 거리가 길수록 위치 에러가 일어날 가능성은 커진다. 위치 에러 임계값 또는 오차가 확인되면(차량마다 다를 수 있음), 이러한 임계값은 상관 계수(P)를 산출하기 위해 얼마난 많은 샘플들이 수집되는지에 대한 운영 제약을 부과할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 차량의 현재 속도 및 현재 조향각 에러는 차량의 위치 에러가 허용 가능한 위치 에러를 초과하기 전에 얼마나 오랜 시간 기간이 걸릴지를 산출하도록 사용될 수 있다. 100ms 미만(예를 들어, 70ms)이면, 이러한 시간 기간은, 고장 상태가 차량의 조향 시스템에 존재하는지를 결정하도록 제1 진단 관리자(556)에 의해 사용될 10보다 작은(예를 들어, 7) 샘플들의 수를 제한할 수 있다. 보다 적은 샘플들이 사용될 때, P 상관 계수와 비교하기 위한 보다 낮은 사전 결정된 임계값이 사용될 수 있다. 예를 들어, 단지 7개의 샘플이 P를 산출하기 위해 이용 가능할 때, 허용 가능한 임계값은 약 0.4 내지 0.6일 수 있다.

도 3a는 본 발명의 원리에 따라 조향 모델을 사용하여 모델 기반 진단을 실시하기 위한 예시적인 방법의 흐름도이다. 특히, 차량의 조향 휠은 차량의 필요한 주행 방향에 영향을 미치도록 VCM 및 SCM에 의해 제어된다. 예시적인 방법은 조향 어플리케이션이 VCM상에서 실행되어, 차량의 조향 휠을 제어하도록 조향 제어 입력을 수신하는 단계(302)에서 시작한다. 그런 다음, 단계(304)에서, 조향 애플리케이션은 수신된 조향 제어 입력에 기초하여 조향 휠과 관련된 제어 속성의 설정값을 결정한다. 이러한 제어 속성은 예를 들어 차량의 조향 휠과 결합된 조향 모터의 각속도일 수 있거나 또는 조향 휠 각도일 수 있다.

VCM상에서 또한 실행되는 제1 진단 관리자는 단계(306)에서 2개의 상이한 값을 수신한다. 제1 진단 관리자는 제어 속성의 측정값 또는 피드백 값을 수신한다. 이러한 피드백 값은 예를 들어 차량의 SCM에 의해 제공될 수 있다. 제1 진단 관리자는 조향 애플리케이션으로부터 제어 속성의 설정값을 수신한다. 특히, 제1 진단 관리자는 이러한 2개의 수신된 값과 함께 사용될 수 있는 차량의 조향 시스템의 제1 모델을 포함한다.

그러므로, 단계(308)에서, 설정값 및 제1 모델에 기초하여, 제1 진단 관리자는 제어 속성의 제1 가상값을 산출한다. 설정값은 모델의 입력이고, 제1 가상값은 모델의 출력이다. 단계(310)에서, 제어 속성의 제1 가상값과 측정값은 차량의 조향 시스템의 제1 작동 상태, 즉 고장 또는 고장이 아닌 상태를 결정하도록 제1 진단 관리자에 의해 사용된다. 이러한 2개의 값이 서로 실질적으로 다른 것으로 고려되면, 차량의 조향 시스템의 오작동이 일어날 수 있다. 실시예에서, 도 3a의 방법은 제1 가상값과 측정값 사이의 유사성의 정도를 나타내는 지시자를 결정하도록 제어 속성의 제1 가상값을 측정값과 비교하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 지시자는 그런 다음 조향 시스템 제1 작동 상태가 고장 상태에 있는지 아닌지를 결정하도록 사전 결정된 임계값과 비교될 수 있다. 실시예들에서, 고장 상태가 검출되면, 차량의 VCM 또는 다른 일부 구성 요소는 차량의 움직임을 정지시킬 수 있다.

상기된 바와 같이, 조향 어플리케이션 및 제1 진단 관리자는 제1 마이크로 컨트롤러에서 실행될 수 있는 반면에, 제2 진단 관리자는 제2 마이크로 컨트롤러에서 실행될 수 있다. 도 3b는 제2 마이크로 컨트롤러에서 실행되는 제2 진단 관리자의 제2 조향 모델을 사용하여 모델 기반 진단을 실시하기 위한 다른 예시적인 방법의 흐름도이다.

도 3b의 방법에 따라서, 단계(312)에서, 제2 진단 관리자는, a) 조향 제어 모듈로부터 제어 속성의 측정값, 및 b) 조향 어플리케이션으로부터 제어 속성의 설정값을 수신하고, 제2 진단 관리자는 상기 차량의 조향 시스템의 제2 모델을 포함한다. 단계(314)에서, 설정값 및 제2 모델에 기초하여, 제2 진단 관리자는 제어 속성의 제2 가상값을 산출하고; 제2 가상값 및 측정값에 기초하여, 제2 진단 관리자는 단계(316)에서 차량의 조향 시스템의 제2 작동 상태, 즉 고장 또는 고장이 아닌 상태를 결정한다. 실시예에서, 도 3b의 방법은 제2 가상값과 측정값 사이의 유사성의 정도를 나타내는 지시자를 결정하도록 제어 속성의 제2 가상값을 측정값과 비교하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 지시자는 조향 시스템의 제2 작동 상태가 고장 상태인지 아닌지를 결정하도록 사전 결정된 임계값과 비교될 수 있다. 고장 상태가 검출되면, 차량의 VCM 또는 다른 일부 구성 요소는 차량의 움직임을 정지시킬 수 있다.

도 3b의 방법에서, 조향 시스템의 제2 모델은 제1 진단 관리자에 의해 사용된 제1 모델과 동일할 수도 있거나, 또는 다른 모델일 수 있다.

상기된 바와 같이, 상기된 차량의 격리된 조향 시스템과 유사한 시스템을 모델링하거나 시뮬레이션하는 다양한 방법이 있다. 이러한 공지된 모델링 기술들 중 임의의 것이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 그러나, 모델(558 또는 562)에 대해 사용될 수 있는 모델의 하나의 예시적인 형태는 복수의 상이한 작동 상태에 대한 실제 격리된 조향 시스템의 관측된 응답에 기초하여 산출된 전달 함수 모델이다.

일반적으로 전달 함수(및 유사한 용어 "시스템 함수" 및 "네트워크 함수")는 시스템의 입력과 출력 사이의 관계를 설명하는 수학 표현을 지칭한다. 특히, 관계는 분모 다항식(denominator polynomial)의 근(root)들이 시스템 극(system pole)들로 지칭되고 분자 다항식(numerator polynomial)의 근들이 시스템 제로로 지칭되는 다항식의 비율을 사용하여 설명된다.

시스템을 위한 전달 함수는 잘 정의된 입력값들을 시스템에 제공하고 결과적인 출력값들을 수집하는 것에 의해 전개될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러, 조향 모터, 및 상기 모터 상의 부하를 포함하는 상기된 바와 같은 격리된 차량 조향 시스템은 입력값들이 제공될 수 있고 그런 다음 결과적인 출력을 측정하기 위해 관측될 수 있다. 도 4는 차량 조향 시스템이 스텝 입력(step input)에 어떻게 반응할 수 있는지의 예를 도해적으로 도시한다.

도 4에서, y-축은 차량 조향 휠에 관련된 제어 속성을 위한 입력값 및 그 결과로서 생기는 제어 속성의 출력값 모두를 나타낸다. x-축은 시간을 나타낸다. 단계 입력(402)은 예를 들어, 필요한 조향 휠 각도(403)에 대응하는, 시간(405)에서의 작업자 입력을 수신하는 차량 조향 시스템을 반영할 수 있다. 출력 신호(404)는 격리된 조향 시스템 구성 요소들의 실제 응답을 입력(402)에 반영한다.

출력 신호(404)는 다수의 특성 속성을 포함할 수 있다. 지점(406)은 출력 신호(404)가 처음에 단계 입력(402)에 대한 응답을 나타낼 때에 대응하고; 지점(408)은 출력 신호(404)가 값(403)에 도달할 때에 대응하고; 지점(410)은 출력 신호(404)의 피크값에 대응하고; 지점(412)은 출력 신호(404)가 값(403)에서 정착한(즉, 정상 상태에 도달한) 때에 대응한다. 이러한 상이한 지점들은 지점(405 및 406)들 사이의 지연 시간(t_d), 지점(405 및 410)들 사이의 피크 시간(t_pk), 지점(405 및 412)들 사이의 정착 시간(t_set), 및 지점(406 및 408)들 사이의 상승 시간(t_r)을 포함한다. 출력 신호(404)는 또한 정상 상태 값(403) 및 피크값(411)에 관련된 오버슈트 값(overshoot value)을 포함한다. 출력 신호의 오버슈트는 전형적으로 "백분율당 오버슈트(overshoot per percentage overshoot)"로서 지칭되고, 다음에 따라 산출된다:

% 오버슈트 = 피크값-안정 상태 값/안정 상태 값.

그 안정 상태 값에 정착하기 전의 출력 신호(404)의 진동 부분(oscillating portion)은 라디안(radians)의 측면에서 ω_n= 2πf_n인 자연 진동수(f_n)(즉, 1/τ)를 정의하는 진동 주기(τ)를 포함한다. 또한, 댐핑 계수(ζ)는 다음에 따라서 산출될 수 있다:

입력 신호(402)는 시간-기반 연속 신호(x(t))로 간주될 수 있고, 출력 신호(404)는 각각의 신호의 라플라스 변환이 X(s) 및 U(s)이도록 시간 기반 신호(u(t))로 또한 간주될 수 있다. 격리된 조향 시스템을 위한 전달 함수 H(s)는 일반적으로 U(s) = H(s)X(s)로 정의된다. 보다 구체적으로, 단계 입력 신호(402)를 수신하는 것에 기초하여 도 4의 출력 신호(404)를 만드는 시스템은 다음에 따라서 2차 전달 함수 H(s)로 나타낼 수 있다:

그러나, 상기된 바와 같이, 마이크로 컨트롤러들과 진단 관리자들은 연속 신호가 아닌 이산 시간 샘플값들과 함께 작동한다. 그러므로, 전달 함수(H(s))는 다양한 다른 방법에 의해 이산 전달 함수(H(z))로 변환될 수 있다. 쌍선형 변환(bilinear transform)으로서 공지된 하나의 방법은

의 대체를 만드는 것에 의해 H(s)를 H(z)로 변환하며,

여기에서, t_s는 입력 및 출력 신호들의 값을 측정하도록 샘플링 시간(예를 들어, 10ms)이다.

그러나 방금 설명된 방법의 대안으로서 이용할 수 있는 이산 전달 함수를 산출하는 자동화된 방법이 있다. 예를 들어, MATLAB®은 이러한 공정을 자동화하는 기능 "c2d"을 포함한다. 예를 들어, 입력 신호(402) 및 출력 신호(404)가 다음의 초기 전달 함수를 나타내면:

명령들:

h = tf(10, [1 3 10]);

hd = c2d(h, 0.01)은 먼저 연속 전달 함수("h")를 정의하고, "0.01"초의 샘플링 시간을 사용하여 이산 변환 함수("hd")로 이를 변환한다. MATLAB® 명령 "hd ="은 이산 변환 함수를 다음과 같이 출력한다:

이러한 전달 함수 H(z)는 차량의 조향 휠과 관련된 제어 속성을 위한 가상값들을 만들도록 제1 및/또는 제2 진단 관리자에 의해 사용될 수 있다. 특히, 설정값은 진단 관리자에 의해 수신될 때 전달 함수 H(z)에 의해 가상값으로 변환된다. 그러므로, 설정값의 이산 샘플들의 스트림은 대응하는 가상값들의 스트림을 만든다. 이러한 가상값들은 차량의 조향 시스템의 작동 상태를 결정하도록 피드백 값과 비교될 수 있다.

특히, "k"가 설정값의 이산 샘플들의 스트림에서 특정 샘플(x[k])을 지칭하도록 인덱스로서 사용되면, 대응하는 제1 가상값(y[k])은 다음을 사용하여 상기 전달 함수에 따라서 산출될 수 있다:

여기에서,

a = 0.01187,

b = 0.06408,

c = 0.009721,

d = l,

e = -1.655, 및

f = 0.7408.

MATLAB®은 이러한 초기 전달 함수(H(z))를 미세 조정하는 도구를 또한 제공한다. 예를 들어, 전달 함수(H(z))는 OPTIMIZATION TOOLBOX를 포함하는 SIMULINK®에서 모델링될 수 있다. OPTIMIZATION TOOLBOX에는 모델 파라미터 추정을 위한 도구를 포함한다. 상기의 예시적인 전달 함수(H(z))에서, 분자 계수(numeratorcoefficient)들은 [0.01187 0.06408 0.009721]이고, 분모 계수들은 [1 -1.655 0.7408]이다. OPTIMIZATION TOOLBOX의 파라미터 추정 함수는 입력 데이터의 세트, 출력 데이터의 세트 및 전달 함수를 제공할 수 있다. 예를 들어, 파라미터 추정 도구는 입력 신호(402), 출력 신호(404), 및 전달 함수(H(z))를 나타내는 데이터를 구비할 수 있다. 파라미터 추정 함수는 시뮬레이션된 출력 데이터의 세트를 산출하도록 입력 데이터와 전달 함수 H(z)를 사용할 것이다. 실제 출력 신호(404)와 시뮬레이션된 출력 데이터 사이의 비교에 기초하여, 파라미터 추정 함수는 시뮬레이션된 데이터를 실제 출력 데이터 신호(404)에 보다 근접하게 일치시키기 위해 분자 및 분모 계수들을 미세 조정할 것이다.

전달 함수(H(z))를 더욱 세분화하도록, 다른 실제 입력 및 출력 데이터가 SIMULINK® OPTIMIZATION TOOLBOX의 파라미터 추정 함수에 제공될 수 있다. 예를 들어, 정현파 입력 및 그 결과적인 출력이 제공될 수 있으며, 램프 입력(ramp input) 및 그 결과적인 출력이 제공될 수 있다. 그 결과, 복수의 상이한 작동 상태에 대한 차량 조향 시스템의 관측된 응답에 기초하여 산출된 전달 함수(H(z))가 전개될 수 있다.

본 발명의 특정 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 다른 변경 및 수정이 만들어질 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위 내에 있는 이러한 모든 변경 및 수정을 첨부된 청구항들에서 포함하고자 한다.

Claims

차량 제어 모듈 상에서 실행되는 조향 애플리케이션에 의해, 차량의 조향 휠을 제어하도록 조향 제어 입력을 수신하는 단계;
상기 조향 제어 입력에 기초하여, 상기 조향 애플리케이션에 의해 상기 조향 휠과 관련되는 제어 속성의 설정값을 결정하는 단계;
제1 진단 관리자에 의해, 조향 제어 모듈로부터 상기 제어 속성의 측정값, 및 상기 조향 애플리케이션으로부터 상기 제어 속성의 상기 설정값을 수신하는 단계로서, 상기 제1 진단 관리자는 상기 차량의 조향 시스템의 제1 모델을 구비하는, 상기 수신하는 단계;
상기 설정값 및 상기 제1 모델에 기초하여, 상기 제1 진단 관리자에 의해 상기 제어 속성의 제1 가상값을 산출하는 단계; 및
상기 제어 속성의 제1 가상값 및 상기 제어 속성의 측정값에 기초하여, 상기 제1 진단 관리자에 의해 상기 차량의 조향 시스템의 제1 작동 상태를 결정하는 단계를 구비하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제어 속성은 조향 휠 각도를 구비하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제어 속성은 상기 차량의 조향 휠과 결합되는 조향 모터의 각속도를 구비하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조향 시스템의 제1 작동 상태를 결정하는 단계는:
상기 제1 가상값과 상기 측정값 사이의 유사성의 정도를 나타내는 지시자를 결정하도록 상기 제어 속성의 제1 가상값을 상기 측정값과 비교하는 단계를 구비하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 가상값은 개별적으로 평가된 요소들의 제1 어레이를 구비하고;
상기 측정값은 개별적으로 평가된 요소들의 제2 어레이를 구비하며;
상기 지시자는 상기 제1 어레이와 상기 제2 어레이 사이의 산출된 상관 관계에 기초하여 결정되는 방법.
제4항에 있어서, 상기 지시자를 사전 결정된 임계값과 비교하는 단계; 및
상기 비교에 기초하여, 상기 조향 시스템이 고장 상태인지 아닌지를 결정하는 단계를 구비하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 조향 시스템이 고장 상태에 있을 때, 상기 차량 제어 모듈에 의해, 상기 차량의 움직임을 정지시키는 단계를 구비하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조향 시스템의 제1 모델은 복수의 상이한 작동 상태에 실질적으로 유사한 조향 시스템의 관측된 응답에 기초하여 산출되는 전달 함수를 구비하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조향 애플리케이션에 의해, 상기 조향 제어 모듈에 상기 설정값을 통신하는 단계를 구비하고; 상기 조향 제어 모듈은 상기 설정값에 기초하여 상기 조향 휠과 결합되는 조향 모터를 제어하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조향 애플리케이션 및 상기 제1 진단 관리자는 제1 컨트롤러에서 실행되는 방법.
제10항에 있어서, 제2 진단 관리자에 의해, 상기 조향 제어 모듈로부터 상기 제어 속성의 상기 측정값 및 상기 조향 애플리케이션으로부터 상기 제어 속성의 설정값을 수신하는 단계로서, 상기 제2 진단 관리자는 상기 차량의 조향 시스템의 제2 모델을 구비하는, 상기 수신하는 단계;
상기 설정값 및 상기 제2 모델에 기초하여, 상기 제2 진단 관리자에 의해 상기 제어 속성의 제2 가상값을 산출하는 단계; 및
상기 제어 속성의 제2 가상값 및 상기 제어 속성의 측정값에 기초하여, 상기 제2 진단 관리자에 의해, 상기 차량의 조향 시스템의 제2 작동 상태를 결정하는 단계를 구비하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 조향 시스템의 제2 모델은 복수의 상이한 작동 상태에 실질적으로 유사한 조향 시스템의 관측된 응답에 기초하여 산출되는 전달 함수를 구비하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 제2 진단 관리자는 상기 제1 컨트롤러와 다른 제2 컨트롤러에서 실행되는 방법.
차량 제어 시스템으로서,
a) 제1 컨트롤러로서,
i) 차량의 조향 휠을 제어하도록 조향 제어 입력을 수신하도록 구성되는 입력, 및
ⅱ) 상기 제1 컨트롤러에 의해 실행 가능한 코드를 저장하기 위한 메모리를 구비하는, 상기 제1 컨트롤러를 구비하고;
b) 상기 실행 가능한 코드는:
i) 상기 조향 제어 입력에 기초하여, 상기 조향 휠과 관련되는 제어 속성의 설정값을 결정하도록 구성되는 조향 애플리케이션을 구비하며;
c) 상기 실행 가능한 코드는 상기 차량의 조향 시스템의 제1 모델을 구비하는 제1 진단 관리자를 구비하되, 상기 제1 진단 관리자는:
i) 1) 조향 제어 모듈로부터 상기 제어 속성의 측정값, 및
2) 상기 조향 애플리케이션으로부터 상기 제어 속성의 설정값을 수신하고,
ⅱ) 상기 설정값 및 상기 제1 모델에 기초하여, 상기 제어 속성의 제1 가상값을 산출하고,
ⅲ) 상기 제어 속성의 제1 가상값 및 상기 제어 속성의 측정값에 기초하여, 상기 차량의 상기 조향 시스템의 제1 작동 상태를 결정하도록 구성되는, 차량 제어 시스템.
제14항에 있어서, 상기 제어 속성은 조향 휠 각도를 구비하는, 차량 제어 시스템.
제14항에 있어서, 상기 제어 속성은 상기 차량의 조향 휠과 결합된 조향 모터의 각속도를 구비하는, 차량 제어 시스템.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 진단 관리자는:
상기 제1 가상값과 상기 측정값 사이의 유사성의 정도를 나타내는 지시자를 결정하도록 상기 제어 속성의 제1 가상값을 상기 측정값과 비교하도록 구성되는, 차량 제어 시스템.
제17항에 있어서,
상기 제1 가상값은 개별적으로 평가된 요소들의 제1 어레이를 구비하고;
상기 측정값은 개별적으로 평가된 요소들의 제2 어레이를 구비하며;
상기 지시자는 상기 제1 어레이와 상기 제2 어레이 사이의 산출된 상관 관계에 기초하여 결정되는, 차량 제어 시스템.
제17항에 있어서, 상기 제1 진단 관리자는:
상기 지시자를 사전 결정된 임계값과 비교하고;
상기 비교에 기초하여, 상기 조향 시스템이 고장 상태에 있는지 아닌지를 결정하도록 구성되는, 차량 제어 시스템.
제19항에 있어서, 상기 차량의 이동은 상기 조향 시스템이 고장 상태에 있을 때 정지되는, 차량 제어 시스템.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조향 시스템의 제1 모델은 복수의 상이한 작동 상태에 실질적으로 유사한 조향 시스템의 관측된 응답에 기초하여 산출되는 전달 함수를 구비하는, 차량 제어 시스템.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조향 애플리케이션은:
상기 조향 제어 모듈에 상기 설정값을 통신하도록 구성되고; 상기 조향 제어 모듈은 상기 설정값에 기초하여 상기 조향 휠과 결합된 조향 모터를 제어하는, 차량 제어 시스템.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
a) 제2 컨트롤러를 구비하고, 상기 제2 컨트롤러는:
i) 상기 제2 컨트롤러에 의해 실행 가능한 코드를 저장하기 위한 제2 메모리를 구비하며;
b) 상기 실행 가능한 코드는 상기 차량의 조향 시스템의 제2 모델을 구비하는 제2 진단 관리자를 구비하며, 상기 제2 진단 관리자는:
i) 1) 상기 조향 제어 모듈로부터 상기 제어 속성의 측정값; 및
2) 상기 조향 애플리케이션으로부터 상기 제어 속성의 설정값을 수신하고;
ⅱ) 상기 설정값 및 상기 제2 모델에 기초하여, 상기 제어 속성의 제2 가상값을 산출하고,
ⅲ) 상기 제어 속성의 제2 가상값 및 상기 제어 속성의 측정값에 기초하여, 상기 차량의 상기 조향 시스템의 제2 작동 상태를 결정하도록 구성되는, 차량 제어 시스템.
제23항에 있어서, 상기 조향 시스템의 제2 모델은 복수의 상이한 작동 상태에 실질적으로 유사한 조향 시스템의 관측된 응답에 기초하여 산출되는 전달 함수를 구비하는, 차량 제어 시스템.