As the number of actuators mounted on a vehicle increases, the number of research on controlling an over-actuated vehicle by solving an optimization problem is increasing. Among them, improving vehicle stability by distributing tire forces is one of the major topics. However, conventional studies have a problem that the cost function does not distribute each tire force evenly, which can rather decrease vehicle stability. In this paper, novel quadratic cost function, which was aimed to distribute the tire workloads of the four tires equally, was proposed. To derive the novel cost function, simple optimization problem was used to obtain mathematical intuition about relationship between cost function and its optimal solution. The new cost function is in the form of a quadratic function, which can be easily applied to various optimization problems. The proposed function was verified by simulating a four-wheel independent drive independent steering system autonomous vehicle based on the CarSim and Simulink. The simulation shows that, tire force distribution performance and path tracking performance were improved compared to conventional researches.
자동차에 장착되는 구동기의 개수가 점차 늘어남에 따라, 최적화 문제를 풀어 과구동기 차량을 제어하는 연구가 늘어나고 있다. 그 중, 각 타이어 힘을 배분하여 안정성을 향상시키는 연구들이 진행되었다. 하지만 사용하는 비용 함수가 각 타이어 힘을 고르게 배분하지 않아 오히려 안정성 향상에 도움이 되지 않는다는 문제가 있다. 본 논문에서는 4개의 타이어에 작업 부하를 균등하게 분배하기 위한 새로운 2차 비용 함수를 제안한다. 제안된 목적 함수는 간단한 최적화 문제를 구성하여 최적화 문제의 해와 비용 함수에 대한 직관을 얻고 이를 바탕으로 설계되었다. 새로운 목적 함수는 2차함수 형태로, 다양한 최적화 문제에 적용할 수 있다는 장점이 있다. 제안된 함수는 카심 프로그램을 기반으로 4륜 독립구동 독립조향 시스템 자율주행 차량을 시뮬레이션하여 검증했다. 시뮬레이션 결과, 기존 비용 함수 대비 타이어 힘 분배 성능, 경로 추종 성능이 향상되는 것을 확인했다.
