상호 연결된 차량의 군집 안정성을 위한 강인 양방향 플래툰 제어
Robust Bidirectional Platoon Control for String and Mesh Stability of Interconnected Vehicles
- 주제(키워드) 강인 양방향 플래툰 제어 , 결합된 오차 동역학 , 경로 이탈 , 군집 안정성(끈 , 망 안정성) , 일치 및 불일치 외란 , 적분 슬라이딩 모드 제어 , 적응 적분 슬라이딩 모드 외란 관측기 , 코너 절단
- 주제(DDC) 621.381
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 좌동경
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000034427
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
상호 연결된 차량의 군집 안정성을 위한 강인 양방향 플래툰 제어 본 논문에서는 양방향 토폴로지를 갖춘 플래툰 시스템의 군집 안정성(끈 및 망 안정성)을 보장하는 강인 양방향 플래툰 제어 방법을 제안한다. 플래툰 시스템은 자율주행 및 통신 기술의 발전을 통해 상호 연결된 차량들이 원하는 차량 간격을 유지한 채 일렬로 주행하는 시스템을 의미한다. 이러한 플래툰 시스템은 도로 수용량 증가, 효율적인 연료 소비, 교통 흐름 개선 등의 장점들을 제공하므로 플래툰 제어 연구들이 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존의 플래툰 제어 연구들은 2차원 플래툰 시스템의 망 안정성 문제, 차량 시스템의 일치 및 불일치 외란에 대한 취약성, 상대적 자세(간격 및 방향각) 오차의 안정성 문제, 그리고 곡선 주행 시 성능 저하 문제 등을 충분히 고려하지 않았다. 본 논문은 이러한 문제점들을 해결하기 위해 다음의 세 가지 강인 양방향 플래툰 제어 방법들을 제안한다. i) 종방향 플래툰 시스템의 끈 안정성을 위한 적분 슬라이딩 모드 제어 기반 강인 양방향 플래툰 제어 ii) 플래툰 시스템의 망 안정성을 위한 적응 적분 슬라이딩 모드 외란 관측기 기반 2차원 강인 양방향 플래툰 제어 iii) 플래툰 시스템의 망 안정성을 위한 결합된 상대적 자세 오차 기반 2차원 강 인 양방향 플래툰 제어. 먼저, 1차원 종방향 플래툰 시스템의 끈 안정성을 보장하기 위해 적분 슬라 이딩 모드 제어 기반의 강인 양방향 플래툰 제어 방법을 제안한다. 이 방법은 인접 차량의 미지의 가속도와 차량 시스템의 일치 및 불일치 외란을 보상함으로 써 강인한 제어 성능을 보장한다. 이후 1차원 종방향 플래툰 시스템을 2차원 플래툰 시스템으로 확장하여 차량 모델에 포함된 기구학적 외란과 동역학적 모델 불확실성에 대해 강인성을 확보하고, 전체 플래툰 시스템의 망 안정성을 보장하기 위해 적응 적분 슬라이딩 모드 외란 관측기 기반의 강인 양방향 플래툰 제어 방법을 제시한다. 마지막으로 전역 위치 정보에 의존하지 않고 플래툰 시스템의 망 안정성을 보장하는 결합된 상대적 자세 오차 기반의 2차원 강인 양방향 플래툰 제어 방법을 제안한다. 이 방법은 플래툰 시스템의 간격 오차뿐만 아니라 상대적 방향각 오차의 점근적 안정성도 보장한다. 또한 제안된 2차원 플래툰 시스템의 제어 방법들은 확장된 전방주시 기법을 결합한 오차 동역학을 활용하여 코너 절단 및 경로 이탈 문제를 해결함으로써 곡선 주행 성능을 개선한다. 모의실험 및 실험을 통해 제안된 강인 양방향 플래툰 제어 방법들의 제어 성능과 유효성을 검증한다.
more목차
제 1 장 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 국내외 연구 현황 3
1.3 연구 목적 4
1.3.1 플래툰 시스템의 정보 흐름 토폴로지 4
1.3.2 플래툰 시스템의 군집 안정성 6
1.3.3 제안하는 강인 양방향 플래툰 제어 시스템의 연구 목표 7
1.4 연구 기여 11
1.5 논문 구성 13
제 2 장 종방향 플래툰 시스템의 끈 안정성을 위한 적분 슬라이딩 모드 제어 기반 강인 양방향 플래툰 제어 14
2.1 서론 15
2.1.1 관련 연구 15
2.1.2 문제 정의 17
2.1.3 구성 18
2.2 종방향 플래툰 시스템의 차량 동역학과 간격 오차 20
2.3 결합된 적분 슬라이딩 모드 동역학 22
2.4 미지의 가속도와 불일치 외란 추정을 위한 FTRE 24
2.5 FTRE 를 이용한 비선형 DOB 기반 ISMC 방법 26
2.6 FTRE 를 이용한 적응 이중계층 STISMC 방법 32
2.7 모의실험 및 실험 결과 39
2.7.1 모의실험 환경 설정 39
2.7.2 모의실험 결과 41
2.7.3 실험 환경 설정 52
2.7.4 실험 결과 54
2.8 결론 62
제 3 장 플래툰 시스템의 망 안정성을 위한 적응 적분 슬라이딩 모드 외란 관측기 기반 2 차원 강인 양방향 플래툰 제어 63
3.1 서론 64
3.1.1 관련 연구 64
3.1.2 문제 정의 66
3.1.3 구성 67
3.2 2 차원 플래툰 차량 기구학과 결합된 간격 오차 동역학 68
3.3 기구학적 외란 추정을 위한 AISMDOB 설계 75
3.4 플래툰 시스템을 위한 AISMDOB 기반 기구학 제어기 79
3.5 플래툰 시스템의 망 안정성을 위한 강인 동역학 제어기 81
3.6 모의실험 및 실험 결과 86
3.6.1 모의실험 환경 설정 86
3.6.2 모의실험 결과 88
3.6.3 실험 환경 설정 95
3.6.4 실험 결과 97
3.7 결론 104
제 4 장 플래툰 시스템의 망 안정성을 위한 결합된 상대적 자세 오차 기반 2 차원 강인 양방향 플래툰 제어 106
4.1 서론 107
4.1.1 관련 연구 107
4.1.2 문제 정의 108
4.1.3 구성 109
4.2 2 차원 플래툰 차량 모델과 선행 차량 추종을 위한 목표 자세 110
4.3 결합된 상대적 자세 오차 동역학 113
4.4 집적된 기구학적 외란 추정을 위한 AISMDOB 117
4.5 결합된 상대적 자세 오차 기반 강인 양방향 플래툰 제어 119
4.6 모의실험 및 실험 결과 125
4.6.1 모의실험 환경 설정 125
4.6.2 모의실험 결과 126
4.6.3 실험 환경 설정 134
4.6.4 실험 결과 136
4.7 결론 143
제 5 장 결론 및 향후 연구 과제 144
참고문헌 147
