KR20240067562A

KR20240067562A - Apparatus and method for controlling motor driven power steering system of vehicle

Info

Publication number: KR20240067562A
Application number: KR1020220148710A
Authority: KR
Inventors: 김태홍
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2022-11-09
Filing date: 2022-11-09
Publication date: 2024-05-17

Abstract

전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치는 전류 지령 값과 MDPS 모듈로부터 출력되는 출력 전류 값에 기반하여 MDPS 모듈에 대한 전류제어를 수행하는 전류 제어기, 및 MDPS 모듈의 시스템 모델을 추정하고, 추정된 시스템 모델에 기반하여 MDPS 모듈에서 발생하는 노이즈를 추정하고, 추정된 노이즈에 따라 전류 제어기로 입력되는 지령 전류 값을 보상하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.A control device and method for an electric steering system are disclosed. A control device for an electric steering system according to an aspect of the present invention includes a current controller that performs current control for the MDPS module based on the current command value and the output current value output from the MDPS module, and a system model of the MDPS module that is estimated. , Characterized by including a processor that estimates noise generated in the MDPS module based on the estimated system model and compensates for the command current value input to the current controller according to the estimated noise.

Description

전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM OF VEHICLE}Control device and method of electric steering system {APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM OF VEHICLE}

본 발명은 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자율주행 차량을 위한 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control device and method for an electric steering system, and more particularly, to a control device and method for an electric steering system for an autonomous vehicle.

일반적으로 차량의 동력 보조 조향장치로는 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되고 있지만, 1990년대 이후 전동 모터를 이용한 전동식 조향 시스템(MDPS : Motor Driven Power Steering)이 점차로 보편화되어 가고 있다. In general, a hydraulic power steering device (Hydraulic Power Steering Apparatus) using hydraulic pressure from a hydraulic pump is used as a power auxiliary steering device for vehicles, but since the 1990s, the electric steering system (MDPS: Motor Driven Power Steering) using an electric motor has gradually become more common. It is becoming.

기존의 유압식 조향장치는 동력을 보조해 주는 동력원인 유압 펌프가 엔진에 의해 구동되어 조향 휠의 회전 여부와 관계없이 항상 에너지를 소모하게 되는데 비해서 전동식 조향 시스템은 조향 휠이 회전하여 토크가 발생되면 전기 에너지로 구동되는 모터가 조향 보조 동력을 제공하게 된다. In the existing hydraulic steering system, the hydraulic pump, which is the power source that assists power, is driven by the engine and always consumes energy regardless of whether the steering wheel rotates. In contrast, the electric steering system uses electricity when the steering wheel rotates and torque is generated. A motor driven by energy provides steering assistance power.

따라서 전동식 조향 시스템(또는 전동식 조향장치)을 사용하는 경우 유압식 조향장치에 비해 차량의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.Therefore, when using an electric steering system (or electric steering device), there is an advantage in that the energy efficiency of the vehicle can be improved compared to a hydraulic steering device.

한편, 외부 환경이나 제어기의 불안정성에 따라 전동식 조향 시스템에 외란이 발생하는 경우 외란에 의해 전동식 조향 시스템의 위치 제어 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 전동식 조향 시스템에서는 이러한 외란을 보상하는 작업이 수행된다. 이러한 작업은 전동식 조향 시스템의 시스템 모델을 이용하여 외란을 추정하고, 추정된 외란에 따라 제어기로 입력되는 지령 값을 보상하는 방식으로 수행된다.Meanwhile, when a disturbance occurs in the electric steering system due to the external environment or instability of the controller, the position control performance of the electric steering system may be deteriorated due to the disturbance. Therefore, in the electric steering system, work is performed to compensate for such disturbance. This work is performed by estimating the disturbance using the system model of the electric steering system and compensating the command value input to the controller according to the estimated disturbance.

그러나, 종래에는 기구나 타이어의 마모에 따른 프릭션 변화, 또는 그리스 점도 변화 등의 원인으로 인해 발생하는 시스템 모델의 특성 변화를 고려하지 않고 미리 설정된 시스템 모델을 통해 외란을 추정하기 때문에 외란에 대한 보상이 충분히 이루어지지 않는 문제점이 존재한다.However, in the past, disturbances are estimated through a preset system model without considering changes in the characteristics of the system model that occur due to friction changes due to wear of mechanisms or tires, or changes in grease viscosity, etc., so compensation for disturbances There is a problem that this is not sufficiently achieved.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2022-0064445호(2022.05.19.)의 '전동식 조향시스템의 제어 장치 및 방법'에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2022-0064445 (2022.05.19.) 'Control device and method for electric steering system'.

본 발명의 일 측면에 따른 목적은, 전동식 조향 시스템의 특성 변화를 고려하여 전동식 조향 시스템에 발생하는 노이즈를 추정하고, 추정된 노이즈에 따라 전동식 조향 시스템의 전류 제어기로 입력되는 지령 전류값을 보상함으로써 자율주행 차량에서 전동식 조향 시스템에 대한 위치 제어 성능을 향상시킬 수 있는 전동식 조향 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The purpose of one aspect of the present invention is to estimate the noise occurring in the electric steering system in consideration of changes in the characteristics of the electric steering system, and to compensate for the command current value input to the current controller of the electric steering system according to the estimated noise. The aim is to provide an electric steering device and method that can improve the position control performance of an electric steering system in an autonomous vehicle.

본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치는 전류 지령 값과 MDPS 모듈로부터 출력되는 출력 전류 값에 기반하여 상기 MDPS 모듈에 대한 전류제어를 수행하는 전류 제어기; 및 상기 MDPS 모듈의 시스템 모델을 추정하고, 상기 추정된 시스템 모델에 기반하여 상기 MDPS 모듈에서 발생하는 노이즈를 추정하고, 상기 추정된 노이즈에 따라 상기 전류 제어기로 입력되는 지령 전류 값을 보상하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A control device for an electric steering system according to an aspect of the present invention includes a current controller that performs current control for the MDPS module based on a current command value and an output current value output from the MDPS module; and a processor that estimates a system model of the MDPS module, estimates noise generated in the MDPS module based on the estimated system model, and compensates a command current value input to the current controller according to the estimated noise. It is characterized by including.

본 발명에 있어 상기 프로세서는, 상기 MDPS 모듈의 출력 값과 상기 시스템 모델을 통해 산출되는 상기 출력 값에 대한 추정 값 간의 차이가 최소가 되도록 하는 상기 시스템 모델을 산출함으로써 상기 MDPS 모듈의 시스템 모델을 추정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the processor estimates the system model of the MDPS module by calculating the system model such that the difference between the output value of the MDPS module and the estimated value for the output value calculated through the system model is minimized. It is characterized by:

본 발명에 있어 상기 프로세서는, 상기 시스템 모델에 대응하는 전달 함수의 역함수에 상기 MDPS 모듈로부터 출력되는 출력 전류 값을 적용하여 상기 MDPS 모듈로 입력되는 제어 전류 값을 추정하고, 상기 추정된 제어 전류 값에서 실제 제어 전류 값을 감산함으로써 상기 노이즈를 추정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the processor estimates the control current value input to the MDPS module by applying the output current value output from the MDPS module to the inverse function of the transfer function corresponding to the system model, and the estimated control current value. The noise is estimated by subtracting the actual control current value from .

본 발명에 있어 상기 프로세서는, 저역통과필터를 통해 상기 추정된 노이즈를 필터링하고, 상기 전류 제어기로 입력되는 지령 전류 값에서 상기 필터링된 노이즈에 게인을 곱한 값을 감산함으로써 상기 지령 전류 값을 보상하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the processor filters the estimated noise through a low-pass filter and compensates for the command current value by subtracting a value obtained by multiplying the filtered noise by a gain from the command current value input to the current controller. It is characterized by

본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법은 프로세서가, MDPS 모듈의 시스템 모델을 추정하는 단계; 상기 프로세서가, 상기 추정된 시스템 모델에 기반하여 상기 MDPS 모듈에서 발생하는 노이즈를 추정하는 단계; 및 상기 프로세서가, 상기 추정된 노이즈에 따라, 전류 지령 값과 상기 MDPS 모듈로부터 출력되는 출력 전류 값에 기반하여 상기 MDPS 모듈에 대한 전류제어를 수행하는 전류 제어기로 입력되는 지령 전류 값을 보상하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A control method of an electric steering system according to an aspect of the present invention includes the steps of: a processor estimating a system model of an MDPS module; estimating, by the processor, noise generated in the MDPS module based on the estimated system model; and compensating, by the processor, a command current value input to a current controller that performs current control for the MDPS module based on the current command value and the output current value output from the MDPS module, according to the estimated noise. It is characterized by including ;.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 전동식 조향 시스템의 특성 변화를 고려하여 전동식 조향 시스템에 발생하는 노이즈를 추정하고, 추정된 노이즈에 따라 전동식 조향 시스템의 전류 제어기로 입력되는 지령 전류값을 보상함으로써 자율주행 차량에서 전동식 조향 시스템에 대한 위치 제어 성능을 향상시킬 수 있다.According to one aspect of the present invention, the present invention estimates the noise occurring in the electric steering system in consideration of changes in the characteristics of the electric steering system, and compensates for the command current value input to the current controller of the electric steering system according to the estimated noise. By doing so, the position control performance for the electric steering system in autonomous vehicles can be improved.

한편, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치를 보인 구성도이다.
도 2는 MDPS 모듈의 시스템 모델에 따른 특성을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서의 구조를 보인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치를 적용한 결과를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 보인 흐름도이다.1 is a configuration diagram showing a control device for an electric steering system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an example diagram showing characteristics according to the system model of the MDPS module.
Figure 3 is a configuration diagram showing the structure of a processor according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an exemplary diagram showing the results of applying a control device for an electric steering system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flowchart showing a control method of an electric steering system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a control device and method for an electric steering system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawing may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치를 보인 구성도이고, 도 2는 MDPS 모듈의 시스템 모델에 따른 특성을 보인 예시도이다.Figure 1 is a configuration diagram showing the control device of an electric steering system according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is an example diagram showing characteristics according to the system model of the MDPS module.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치는 위치 제어기(100), 속도 제어기(200), 전류 제어기(300), MDPS 모듈(400) 및 프로세서(500)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치는 자율주행 차량에 적용되는 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치는 도 1에 도시된 구성 요소 외에 다양한 구성 요소를 더 포함하거나, 위 구성 요소들 중 일부 구성 요소를 생략할 수 있다.Referring to Figure 1, the control device of the electric steering system according to an embodiment of the present invention includes a position controller 100, a speed controller 200, a current controller 300, an MDPS module 400, and a processor 500. It can be included. The control device for the electric steering system according to an embodiment of the present invention may be applied to an autonomous vehicle. The control device of the electric steering system according to an embodiment of the present invention may further include various components in addition to the components shown in FIG. 1, or some of the above components may be omitted.

위치 제어기(100)는 외부(예: 자율주행 시스템)으로부터 출력되는 지령 조향각 값을 수신하고, 후술하는 MDPS 모듈(400)로부터 출력되는 출력 조향각 값을 수신하고, 수신된 지령 조향각 값과 출력 조향각 값에 기반하여 지령 조향각속도 값을 생성하고, 생성된 지령 조향각속도 값을 외부로 출력할 수 있다. 즉, 위치 제어기(100)는 출력 조향각이 지령 조향각을 추종할 수 있도록 하기 위한 위치제어를 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 위치 제어기(100)는 Lead-compensator로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The position controller 100 receives a command steering angle value output from the outside (e.g., autonomous driving system), receives an output steering angle value output from the MDPS module 400, which will be described later, and receives the received command steering angle value and the output steering angle value. Based on this, the command steering angular speed value can be generated, and the generated command steering angular speed value can be output to the outside. That is, the position controller 100 can perform position control to ensure that the output steering angle follows the command steering angle. According to one embodiment, the position controller 100 may be implemented as a lead-compensator, but is not limited thereto.

속도 제어기(200)는 위치 제어기(100)로부터 출력되는 지령 조향각속도 값을 수신하고, MDPS 모듈(400)로부터 출력되는 출력 조향각속도 값을 수신하고, 수신된 지령 조향각속도 값과 출력 조향각속도 값에 기반하여 지령 전류 값을 생성하고, 생성된 지령 전류 값을 외부로 출력할 수 있다. 즉, 속도 제어기(200)는 출력 조향각속도가 지령 조향각속도를 추종할 수 있도록 하기 위한 속도제어를 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 속도 제어기(200)는 PI제어기로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The speed controller 200 receives the command steering angle speed value output from the position controller 100, receives the output steering angle speed value output from the MDPS module 400, and matches the received command steering angle speed value and the output steering angle speed value. Based on this, a command current value can be generated and the generated command current value can be output to the outside. That is, the speed controller 200 can perform speed control to ensure that the output steering angle speed follows the command steering angle speed. According to one embodiment, the speed controller 200 may be implemented as a PI controller, but is not limited thereto.

전류 제어기(300)는 속도 제어기(200)로부터 출력되는 지령 전류 값을 수신하고, MDPS 모듈(400)로부터 출력되는 출력 전류 값을 수신하고, 수신된 지령 전류 값과 출력 전류 값에 기반하여 제어 전류 값을 생성하고, 생성된 제어 전류 값을 외부로 출력할 수 있다. 즉, 전류 제어기(300)는 출력 전류가 지령 전류를 추종할 수 있도록 하기 위한 전류제어를 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전류 제어기(300)는 PI제어기로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The current controller 300 receives the command current value output from the speed controller 200, receives the output current value output from the MDPS module 400, and controls the current based on the received command current value and the output current value. A value can be generated, and the generated control current value can be output to the outside. That is, the current controller 300 can perform current control to ensure that the output current follows the command current. According to one embodiment, the current controller 300 may be implemented as a PI controller, but is not limited thereto.

MDPS 모듈(400)은 전류 제어기(300)로부터 출력되는 제어 전류 값을 수신하고, 수신된 제어 전류값에 의해 자율주행차량(즉, 모터)을 제어할 수 있다. 또한, MDPS 모듈(400)은 현재 자율주행차량(즉, 모터)의 조향각 값(즉, 출력 조향각 값), 조향각속도 값(즉, 출력 조향각속도 값) 및 전류 값(즉, 출력 전류 값)을 검출하여 출력할 수 있다.The MDPS module 400 may receive the control current value output from the current controller 300 and control the autonomous vehicle (i.e., motor) based on the received control current value. In addition, the MDPS module 400 currently displays the steering angle value (i.e., output steering angle value), steering angle speed value (i.e., output steering angle speed value), and current value (i.e., output current value) of the autonomous vehicle (i.e., motor). It can be detected and output.

프로세서(500)(400)는 위치 제어기(100), 속도 제어기(200), 전류 제어기(300) 및 MDPS 모듈(400)과 작동적으로 연결될 수 있다. 프로세서(500)는 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), DSP(Digital Signal Processor), MCU(Micro Controller Unit) 또는 SoC(System on Chip)로도 구현될 수 있으며, 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 프로세서(500)에 연결된 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있으며, 메모리에 저장된 적어도 하나의 명령을 실행시키고, 그 실행 결과 데이터를 메모리에 저장하도록 구성될 수 있다.The processor 500 (400) may be operatively connected to the position controller 100, speed controller 200, current controller 300, and MDPS module 400. The processor 500 may be implemented as a central processing unit (CPU), digital signal processor (DSP), micro controller unit (MCU), or system on chip (SoC), and runs an operating system or application to run the processor. It is configured to control a plurality of hardware or software components connected to 500, perform various data processing and calculations, execute at least one command stored in memory, and store the execution result data in memory. It can be.

프로세서(500)는 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델에 기반하여 MDPS 모듈(400)에서 발생하는 노이즈(즉, 외란)를 추정하고, 추정된 노이즈에 따라 전류 제어기(300)로 입력되는 지령 전류 값을 보상할 수 있다. The processor 500 estimates noise (i.e., disturbance) occurring in the MDPS module 400 based on the system model of the MDPS module 400, and the command current value input to the current controller 300 according to the estimated noise. can compensate.

프로세서(500)는 저역통과필터를 통해 앞서 추정된 노이즈를 필터링하고, 전류 제어기(300)로 입력되는 지령 전류 값에서 필터링된 노이즈에 게인을 곱한 값을 감산함으로써 지령 전류 값을 보상할 수 있다. 즉, 프로세서(500)는 MDPS 모듈(400)에서 발생하는 노이즈에 대응하는 만큼 전류 제어기(300)로 입력되는 지령 전류 값을 감소시킴으로써 노이즈에 의한 영향을 제거할 수 있다. 이때, 프로세서(500)는 속도 제어기(200)에 포함된 P 제어기(210)로부터 출력되는 출력 값을 이용하여 게인을 조절할 수 있다. The processor 500 may filter the previously estimated noise through a low-pass filter and compensate for the command current value by subtracting the value obtained by multiplying the filtered noise by the gain from the command current value input to the current controller 300. That is, the processor 500 can remove the influence of noise by reducing the command current value input to the current controller 300 by an amount corresponding to the noise generated in the MDPS module 400. At this time, the processor 500 can adjust the gain using the output value output from the P controller 210 included in the speed controller 200.

프로세서(500)는 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델에 대응하는 전달 함수의 역함수에 MDPS 모듈(400)로부터 출력되는 출력 전류 값을 적용하여 MDPS 모듈(400)로 입력되는 제어 전류 값을 추정하고, 추정된 제어 전류 값에서 실제 제어 전류 값(즉, MDPS 모듈(400)에서 수신된 제어 전류 값)을 감산함으로써 노이즈를 추정할 수 있다. MDPS 모듈(400)의 시스템 모델에 대응하는 전달 함수의 역함수에 MDPS 모듈(400)로부터 출력되는 출력 전류 값을 적용하면 실제 제어 전류값과 노이즈 성분이 합쳐진 성분을 획득할 수 있으므로, 획득된 성분에서 실제 제어 전류값을 감산하면 노이즈 성분을 획득할 수 있다.The processor 500 estimates the control current value input to the MDPS module 400 by applying the output current value output from the MDPS module 400 to the inverse function of the transfer function corresponding to the system model of the MDPS module 400, Noise can be estimated by subtracting the actual control current value (i.e., the control current value received from the MDPS module 400) from the estimated control current value. By applying the output current value output from the MDPS module 400 to the inverse function of the transfer function corresponding to the system model of the MDPS module 400, a component that combines the actual control current value and the noise component can be obtained, so from the obtained component By subtracting the actual control current value, the noise component can be obtained.

프로세서(500)는 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 추정하고, 추정된 시스템 모델에 기반하여 MDPS 모듈(400)에서 발생하는 노이즈를 추정할 수 있다. 외부 환경이 변화하거나 MDPS 내부에 변화가 발생하는 경우(마모, 고장 등) MDPS 모듈(400)의 시스템 모델이, 예를 들어 도 2와 같이, 변화할 수 있다. 시스템 모델에 변화가 발생하였음에도 불구하고 기존의 정상 상태에서의 시스템 모델을 이용하여 외란을 추정하는 경우 외란 추정에 대한 정확도가 떨어질 뿐만 아니라, 의도치 않은 외란 보상으로 인해 차량 제어에 이상이 발생할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 MDPS 모듈(400)의 내부 및 외부에서 발생하는 변화를 고려하여 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 적응적으로 변경할 수 있으며, 변경된 시스템 모델을 이용하여 노이즈를 추정함으로써 보다 정확하게 외란을 추정할 수 있다. 프로세서(500)는 주기적 또는 비주기적으로 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 추정할 수 있다. The processor 500 may estimate the system model of the MDPS module 400 and estimate noise generated in the MDPS module 400 based on the estimated system model. When the external environment changes or changes occur inside the MDPS (wear, failure, etc.), the system model of the MDPS module 400 may change, for example, as shown in FIG. 2. Even though a change has occurred in the system model, if the disturbance is estimated using the existing system model in the steady state, not only does the accuracy of the disturbance estimation decrease, but also problems in vehicle control may occur due to unintended disturbance compensation. . Therefore, the present invention can adaptively change the system model of the MDPS module 400 by considering changes occurring inside and outside the MDPS module 400, and can more accurately estimate noise using the changed system model. can be estimated. The processor 500 may periodically or aperiodically estimate the system model of the MDPS module 400.

프로세서(500)는 MDPS 모듈(400)의 출력 값(예: 출력 전류 값)과 시스템 모델을 통해 산출되는 MDPS 모듈(400)의 출력 값에 대한 추정 값 간의 차이가 최소가 되도록 하는 시스템 모델을 산출함으로써 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 추정할 수 있다. 프로세서(500)는 MDPS 모듈(400)의 출력 값에 대한 추정 값을 산출하여 MDPS 모듈(400)의 출력 값과 비교하는 프로세스를 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 정의하는 파라미터들을 변경시키면서 반복할 수 있으며, 이러한 과정을 통해 MDPS 모듈(400)의 출력 값과 추정 값 간의 차이를 최소로 하는 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 산출할 수 있다. 즉, 프로세서(500)는 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 정의하는 파라미터들을 변경시키면서 MDPS 모델의 출력 값과 그에 대한 추정 값을 비교하는 과정을 통해 해당 파라미터들을 최적화시킬 수 있다.The processor 500 calculates a system model that minimizes the difference between the output value (e.g., output current value) of the MDPS module 400 and the estimated value for the output value of the MDPS module 400 calculated through the system model. By doing so, the system model of the MDPS module 400 can be estimated. The processor 500 may repeat the process of calculating an estimated value for the output value of the MDPS module 400 and comparing it with the output value of the MDPS module 400 while changing the parameters defining the system model of the MDPS module 400. Through this process, a system model of the MDPS module 400 that minimizes the difference between the output value of the MDPS module 400 and the estimated value can be calculated. That is, the processor 500 can change the parameters defining the system model of the MDPS module 400 and optimize the corresponding parameters through a process of comparing the output value of the MDPS model and its estimated value.

이하에서는 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 추정하는 과정을 수학적으로 설명하도록 한다. Below, the process of estimating the system model of the MDPS module 400 will be mathematically explained.

먼저, 하기 수학식 1과 같이, MDPS 모듈(400)의 시스템 모델(G(s))을 이산화할 수 있다. First, the system model (G(s)) of the MDPS module 400 can be discretized, as shown in Equation 1 below.

이어서, 하기 수학식 2와 같이, 이산화된 시스템 모델(G(z))을 전달함수를 구현하기 위한 기본 형태로 변환시킬 수 있다.Subsequently, the discretized system model (G(z)) can be converted into a basic form for implementing the transfer function, as shown in Equation 2 below.

상기 수학식 2는 수학식 3과 같이 정의될 수 있으며, 수학식 3은 수학식 4와 같이 정리될 수 있다.Equation 2 can be defined as Equation 3, and Equation 3 can be organized as Equation 4.

상기 수학식 4는 하기 수학식 5와 같이 정리될 수 있다. 수학식 5에서 P^T는 시스템 모델을 정의하는 파라미터들을 나타내는 행렬에 해당하고, S(k)는 시스템 모델의 입력에 해당하고, y(k)는 시스템 모델의 출력에 해당할 수 있다.Equation 4 above can be summarized as Equation 5 below. In Equation 5, P ^T may correspond to a matrix representing parameters defining the system model, S(k) may correspond to the input of the system model, and y(k) may correspond to the output of the system model.

상기 수학식 5는 하기 수학식 6과 같이 추정된 시스템 모델의 특성 방정식으로 재구성될 수 있다.Equation 5 above can be reconstructed into the characteristic equation of the estimated system model as shown in Equation 6 below.

여기서, 는 추정된 시스템 모델을 정의하는 파라미터들을 나타내는 행렬에 해당하고, S(k)는 시스템 모델의 입력에 해당하고, 는 추정된 시스템 모델의 출력, 즉 출력값에 대한 추정값에 해당할 수 있다.here, Corresponds to a matrix representing the parameters defining the estimated system model, S(k) corresponds to the input of the system model, may correspond to the output of the estimated system model, that is, an estimate for the output value.

이어서, 상기 수학식 7을 만족시키는 를 산출함으로써 시스템 모델을 추정할 수 있다. 즉, 실제 출력 값과 추정 값의 차이를 최소로 만드는 비용 함수(cost function)를 계산하여 시스템 모델을 추정할 수 있다.Then, satisfying Equation 7 above, The system model can be estimated by calculating . In other words, the system model can be estimated by calculating a cost function that minimizes the difference between the actual output value and the estimated value.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(500)의 구조를 보인 구성도이다. 도 3을 참고하면, 프로세서(500)는 시스템모델 추정 모듈(510), 제어전류 추정 모듈(520), 외란 추정 모듈(530), 필터 모듈(540), 게인 조절 모듈(550) 및 지령전류 보상 모듈(560)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 표기하는 모듈은 기능에 따라 분류된 프로세서(500)의 동작 일부를 담당하는 구성 요소이며, 각 모듈에 의해 수행되는 동작은 프로세서(500)에 의해 수행되는 동작으로 이해될 수 있을 것이다.Figure 3 is a configuration diagram showing the structure of the processor 500 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the processor 500 includes a system model estimation module 510, a control current estimation module 520, a disturbance estimation module 530, a filter module 540, a gain adjustment module 550, and command current compensation. It may include a module 560. The modules indicated in this embodiment are components responsible for some of the operations of the processor 500 classified according to function, and the operations performed by each module may be understood as operations performed by the processor 500. .

시스템모델 추정 모듈(510)은 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 추정할 수 있다. 즉, 시스템모델 추정 모듈(510)은 현재 시점에서 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 추정할 수 있다. 시스템모델 추정 모듈(510)은 MDPS 모듈(400)의 출력 값과 시스템 모델을 통해 산출되는 MDPS 모듈(400)의 출력 값에 대한 추정 값 간의 차이가 최소가 되도록 하는 시스템 모델을 산출함으로써 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 추정할 수 있다.The system model estimation module 510 can estimate the system model of the MDPS module 400. That is, the system model estimation module 510 can estimate the system model of the MDPS module 400 at the current time. The system model estimation module 510 calculates a system model that minimizes the difference between the output value of the MDPS module 400 and the estimated value of the output value of the MDPS module 400 calculated through the system model, thereby calculating the MDPS module ( 400) system model can be estimated.

제어전류 추정 모듈(520)은 시스템모델 추정 모듈(510)을 통해 추정된 시스템 모델에 대응하는 전달 함수의 역함수에 MDPS 모듈(400)로부터 출력되는 출력 전류 값을 적용함으로써 제어 전류 값을 추정할 수 있다. 즉, 제어전류 추정 모듈(520)은 시스템모델 추정 모듈(510)을 통해 추정된 시스템 모델을 이용하여 제어 전류 값에 대한 추정 값을 산출할 수 있다.The control current estimation module 520 can estimate the control current value by applying the output current value output from the MDPS module 400 to the inverse function of the transfer function corresponding to the system model estimated through the system model estimation module 510. there is. That is, the control current estimation module 520 can calculate an estimated value for the control current value using the system model estimated through the system model estimation module 510.

외란 추정 모듈(530)은 제어전류 추정 모듈(520)을 통해 추정된 제어 전류 값에서 실제 제어 전류 값(즉, MDPS 모듈(400)에서 수신된 제어 전류 값)을 감산함으로써 노이즈를 추정할 수 있다. 즉, 외란 추정 모듈(530)은 제어전류 추정 모듈(520)을 통해 산출된 제어 전류 값에 대한 추정 값과 실제 제어 전류 값을 비교하여 노이즈 성분을 검출할 수 있다.The disturbance estimation module 530 can estimate noise by subtracting the actual control current value (i.e., the control current value received from the MDPS module 400) from the control current value estimated through the control current estimation module 520. . That is, the disturbance estimation module 530 can detect the noise component by comparing the estimated control current value calculated through the control current estimation module 520 with the actual control current value.

필터 모듈(540)은 외란 추정 모듈(530)을 통해 추정된 노이즈를 필터링할 수 있다. 필터 모듈(540)은 외란 추정 모듈(530)을 통해 추정된 노이즈를 필터링함으로써 시스템의 불안정을 안정시킬 수 있다. 필터 모듈(540)은 예컨대 로우 패스 필터(LPF: Low Pass Filter)일 수 있다.The filter module 540 may filter noise estimated through the disturbance estimation module 530. The filter module 540 can stabilize the instability of the system by filtering the noise estimated through the disturbance estimation module 530. The filter module 540 may be, for example, a low pass filter (LPF).

게인 조절 모듈(550)은 속도 제어기(200)에 포함된 P 제어기(210)로부터 출력되는 출력 값을 이용하여 게인을 조절할 수 있다. 또한, 게인 조절 모듈(550)은 필터링된 노이즈에 게인을 곱한 값을 출력할 수 있다.The gain adjustment module 550 can adjust the gain using the output value output from the P controller 210 included in the speed controller 200. Additionally, the gain adjustment module 550 may output a value obtained by multiplying the filtered noise by the gain.

지령전류 보상 모듈(560)은 전류 제어기(300)로 입력되는 지령 전류 값에서 게인 조절 모듈(550)로부터 출력되는 출력 값(즉, 필터링된 노이즈에 게인을 곱한 값)을 감산함으로써 지령 전류 값을 보상할 수 있다. 지령전류 보상 모듈(560)을 통해 보상된 지령 전류 값은 전류 제어기(300)로 출력될 수 있다.The command current compensation module 560 subtracts the output value output from the gain adjustment module 550 (i.e., the value obtained by multiplying the filtered noise by the gain) from the command current value input to the current controller 300, thereby adjusting the command current value. Compensation is possible. The command current value compensated through the command current compensation module 560 may be output to the current controller 300.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치를 적용한 결과를 보인 예시도이다. 도 4를 참고하면, MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 업데이트하지 않고 정상 상태에서의 시스템 모델을 이용하여 지령 전류 값을 보상하는 종래의 경우 실제 출력 전류가 지령 전류를 제대로 추종하지 못하는 반면, MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 실시간으로 업데이트하고 업데이트된 시스템 모델을 이용하여 지령 전류 값을 보상하는 본 발명의 경우 실제 출력 전류가 지령 전류를 추종하도록 전류제어를 수행할 수 있다. Figure 4 is an exemplary diagram showing the results of applying a control device for an electric steering system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, in the conventional case of compensating the command current value using the system model in the steady state without updating the system model of the MDPS module 400, the actual output current does not properly follow the command current, whereas the MDPS In the case of the present invention, which updates the system model of the module 400 in real time and compensates for the command current value using the updated system model, current control can be performed so that the actual output current follows the command current.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 보인 흐름도이다. 이하에서는 도 5를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법을 설명하도록 한다. 후술하는 과정 중 일부 과정은 후술하는 순서와 다른 순서로 수행되거나 생략될 수 있다. 한편, 이하에서는 전술한 내용과 중복되는 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하고 그 시계열적인 구성을 중심으로 설명하도록 한다.Figure 5 is a flowchart showing a control method of an electric steering system according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a control method of an electric steering system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. Some of the processes described later may be performed in a different order from the order described later or may be omitted. Meanwhile, hereinafter, detailed description of the configuration that overlaps with the above-described content will be omitted and the description will focus on the time-series configuration.

먼저, 프로세서(500)는 MDPS 모듈(400)의 시스템 모델을 추정할 수 있다(S501). 프로세서(500)는 현재 시점에서 MDPS 모듈(400)을 추정할 수 있다.First, the processor 500 may estimate the system model of the MDPS module 400 (S501). The processor 500 may estimate the MDPS module 400 at the current time.

이어서, 프로세서(500)는 추정된 시스템 모델에 대응하는 전달 함수의 역함수를 산출할 수 있다(S503).Subsequently, the processor 500 may calculate the inverse function of the transfer function corresponding to the estimated system model (S503).

이어서, 프로세서(500)는 산출된 전달 함수의 역함수에 MDPS 모듈(400)로부터 출력되는 출력 전류 값을 적용함으로써 제어 전류 값을 추정할 수 있다(S505).Subsequently, the processor 500 can estimate the control current value by applying the output current value output from the MDPS module 400 to the inverse function of the calculated transfer function (S505).

이어서, 프로세서(500)는 추정된 제어 전류 값에서 실제 제어 전류 값을 감산함으로써 노이즈를 추정할 수 있다(S507).Next, the processor 500 can estimate noise by subtracting the actual control current value from the estimated control current value (S507).

이어서, 프로세서(500)는 추정된 노이즈를 저역통과필터를 통해 필터링할 수 있다(S509).Subsequently, the processor 500 may filter the estimated noise through a low-pass filter (S509).

이어서, 프로세서(500)는 전류 제어기(300)로 입력되는 지령 전류 값에서 필터링된 노이즈에 게인을 곱한 값을 감산함으로써 지령 전류 값을 보상할 수 있다(S511).Subsequently, the processor 500 may compensate for the command current value by subtracting the value obtained by multiplying the filtered noise by the gain from the command current value input to the current controller 300 (S511).

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 장치 및 방법은 전동식 조향 시스템의 특성 변화를 고려하여 전동식 조향 시스템에 발생하는 노이즈를 추정하고, 추정된 노이즈에 따라 전동식 조향 시스템의 전류 제어기(300)로 입력되는 지령 전류값을 보상함으로써 자율주행 차량에서 전동식 조향 시스템에 대한 위치 제어 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, the control device and method for an electric steering system according to an embodiment of the present invention estimates noise generated in the electric steering system by considering changes in the characteristics of the electric steering system, and estimates the noise generated in the electric steering system according to the estimated noise. Position control performance for the electric steering system in an autonomous vehicle can be improved by compensating the command current value input to the current controller 300.

본 명세서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)의 형태로 구현될 수 있다.The term “module” used herein may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as logic, logic block, component, or circuit, for example. A module may be an integrated part or a minimum unit of the parts or a part thereof that performs one or more functions. For example, according to one embodiment, the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.Implementations described herein may be implemented, for example, as a method or process, device, software program, data stream, or signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, only as a method), implementations of the features discussed may also be implemented in other forms (eg, devices or programs). The device may be implemented with appropriate hardware, software, firmware, etc. The method may be implemented in a device such as a processor, which generally refers to a processing device that includes a computer, microprocessor, integrated circuit, or programmable logic device. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants (“PDAs”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative, and those skilled in the art will recognize that various modifications and equivalent embodiments can be made therefrom. You will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the scope of the patent claims below.

100: 위치 제어기 200: 속도 제어기
300: 전류 제어기 400: MDPS 모듈
500: 프로세서 510: 시스템모델 추정 모듈
520: 제어전류 추정 모듈 530: 외란 추정 모듈
540: 필터 모듈 550: 게인 조절 모듈
560: 지령전류 보상 모듈100: position controller 200: speed controller
300: Current controller 400: MDPS module
500: Processor 510: System model estimation module
520: Control current estimation module 530: Disturbance estimation module
540: Filter module 550: Gain adjustment module
560: Command current compensation module

Claims

전류 지령 값과 MDPS 모듈로부터 출력되는 출력 전류 값에 기반하여 상기 MDPS 모듈에 대한 전류제어를 수행하는 전류 제어기; 및
상기 MDPS 모듈의 시스템 모델을 추정하고, 상기 추정된 시스템 모델에 기반하여 상기 MDPS 모듈에서 발생하는 노이즈를 추정하고, 상기 추정된 노이즈에 따라 상기 전류 제어기로 입력되는 지령 전류 값을 보상하는 프로세서;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
A current controller that performs current control for the MDPS module based on the current command value and the output current value output from the MDPS module; and
a processor that estimates a system model of the MDPS module, estimates noise generated in the MDPS module based on the estimated system model, and compensates a command current value input to the current controller according to the estimated noise;
A control device for an electric steering system comprising a.

제 1항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 MDPS 모듈의 출력 값과 상기 시스템 모델을 통해 산출되는 상기 출력 값에 대한 추정 값 간의 차이가 최소가 되도록 하는 상기 시스템 모델을 산출함으로써 상기 MDPS 모듈의 시스템 모델을 추정하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
According to clause 1,
The processor is characterized in that it estimates the system model of the MDPS module by calculating the system model such that the difference between the output value of the MDPS module and the estimated value for the output value calculated through the system model is minimized. A control device for an electric steering system.

제 1항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 시스템 모델에 대응하는 전달 함수의 역함수에 상기 MDPS 모듈로부터 출력되는 출력 전류 값을 적용하여 상기 MDPS 모듈로 입력되는 제어 전류 값을 추정하고, 상기 추정된 제어 전류 값에서 실제 제어 전류 값을 감산함으로써 상기 노이즈를 추정하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
According to clause 1,
The processor estimates the control current value input to the MDPS module by applying the output current value output from the MDPS module to the inverse function of the transfer function corresponding to the system model, and calculates the actual control current value from the estimated control current value. A control device for an electric steering system, characterized in that the noise is estimated by subtracting the value.

제 1항에 있어서,
상기 프로세서는, 저역통과필터를 통해 상기 추정된 노이즈를 필터링하고, 상기 전류 제어기로 입력되는 지령 전류 값에서 상기 필터링된 노이즈에 게인을 곱한 값을 감산함으로써 상기 지령 전류 값을 보상하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 장치.
According to clause 1,
The processor filters the estimated noise through a low-pass filter and compensates for the command current value by subtracting a value obtained by multiplying the filtered noise by a gain from the command current value input to the current controller. Control device for an electric steering system.

프로세서가, MDPS 모듈의 시스템 모델을 추정하는 단계;
상기 프로세서가, 상기 추정된 시스템 모델에 기반하여 상기 MDPS 모듈에서 발생하는 노이즈를 추정하는 단계; 및
상기 프로세서가, 상기 추정된 노이즈에 따라, 전류 지령 값과 상기 MDPS 모듈로부터 출력되는 출력 전류 값에 기반하여 상기 MDPS 모듈에 대한 전류제어를 수행하는 전류 제어기로 입력되는 지령 전류 값을 보상하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
estimating, by the processor, a system model of the MDPS module;
estimating, by the processor, noise generated in the MDPS module based on the estimated system model; and
Compensating, by the processor, a command current value input to a current controller that performs current control for the MDPS module based on a current command value and an output current value output from the MDPS module according to the estimated noise;
A control method for an electric steering system comprising a.

제 5항에 있어서,
상기 시스템 모델을 추정하는 단계에서, 상기 프로세서는,
상기 MDPS 모듈의 출력 값과 상기 시스템 모델을 통해 산출되는 상기 출력 값에 대한 추정 값 간의 차이가 최소가 되도록 하는 상기 시스템 모델을 산출함으로써 상기 MDPS 모듈의 시스템 모델을 추정하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
According to clause 5,
In estimating the system model, the processor:
An electric steering system characterized in that the system model of the MDPS module is estimated by calculating the system model such that the difference between the output value of the MDPS module and the estimated value for the output value calculated through the system model is minimized. control method.

제 5항에 있어서,
상기 노이즈를 추정하는 단계에서, 상기 프로세서는,
상기 시스템 모델에 대응하는 전달 함수의 역함수에 상기 MDPS 모듈로부터 출력되는 출력 전류 값을 적용하여 상기 MDPS 모듈로 입력되는 제어 전류 값을 추정하고, 상기 추정된 제어 전류 갑셍서 실제 제어 전류 값을 감산함으로써 상기 노이즈를 추정하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.
According to clause 5,
In the step of estimating the noise, the processor:
By applying the output current value output from the MDPS module to the inverse function of the transfer function corresponding to the system model to estimate the control current value input to the MDPS module, and subtracting the actual control current value from the estimated control current A control method for an electric steering system, characterized by estimating the noise.

제 5항에 있어서,
상기 보상하는 단계에서, 상기 프로세서는,
저역통과필터를 통해 상기 추정된 노이즈를 필터링하고, 상기 전류 제어기로 입력되는 지령 전류 값에서 상기 필터링된 노이즈에 게인을 곱한 값을 감산함으로써 상기 지령 전류 값을 보상하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 제어 방법.According to clause 5,
In the compensating step, the processor:
An electric steering system characterized in that the estimated noise is filtered through a low-pass filter and the command current value is compensated by subtracting a value obtained by multiplying the filtered noise by a gain from the command current value input to the current controller. Control method.