In many proposed controllers of anti-lock braking system, there exist a lot of control methods such as backstepping, gain-scheduling, sliding mode control, robust PID control, and complex control. However, in those solutions, the time delay input is not considered in modeling the anti-lock braking system. In practice, there exists the time delay on the input caused by the communication of sensors and the response time of the actuator. Thus, in this thesis, we adopt the time delay input in modeling the anti-lock braking system.
Using the linear transformation based on the reduction method suggested by Kwon, we compensate the time delay with feedback linearization and adaptive sliding mode control. Applying the feedback linearization, the exact cancelation does not take place because of time delay input. We regard the remained term by feedback linearization as uncertainty in a viewpoint of the design of the controller. The uncertainties appeared by feedback linearization is confirmed that the norm of the uncertainties is bounded, and then we design the adaptive sliding mode controller as adapting the value of the uncertainties. The upper bound of the uncertainties is not fixed about the parameters of the anti-lock braking system. We do not know the upper bound of the uncertainties exactly, using the adaptive controller, we adapt the value of the upper bound. Then, the adaption value is used in the switching controller gain of the sliding mode controller.
In the design process of anti-lock braking system controller, we need full states, vehicle velocity and angular velocity of the wheel, but the measurable output is just wheel angular velocity. Thus we have to design the observer for estimating the vehicle velocity. In this situation, a sliding mode observer for the nonlinear model of anti-lock braking system is proposed. In the design process, we make the sliding mode observer based on Lyapunov techniques.
Finally, we simulate the designed controller using CarSim that is the car simulator. The simulator is very similar to the actual vehicle. Thus, we can check the robustness of the controller.
ABS(Anti-lock Braking System)은 자동차 전장 분야에서도 오래된 부분이라고 할 수 있다. 현재 대부분의 자동차에 ABS가 장착되어 있으며 많은 연구가 이루어졌다. 자동차의 전장화가 가속화됨에 따라 기존의 유압식 브레이크가 아닌 전기적인 신호로만 제어가 가능한 Electro-mechanical Brake에 대한 연구가 진행되고 있다. 따라서 기존의 유압의 제어에 의한 ABS동작이 아닌 타이어 슬립 자체를 제어하는 것이 이 논문의 목적이라고 할 수 있다. 우선 ABS 모델링 과정에서 입력에 시간 지연이 있는 ABS 모델에 관해서 다루었다. 이러한 ABS의 모델에서 궤환 선형화 기법을 이용하여 비선형 부분을 제거하게 된다. 하지만 ABS 모델의 입력에 시지연이 존재하기 때문에 비선형 부분이 완전히 제거되지 않게 되며 이렇게 완전히 제거되지 않은 부분을 시스템의 불확실성이라고 간주하게 된다. 시스템의 불확실성 부분은 선형 변환을 이용한 적응 슬라이딩 모드 제어를 통해 보상하게 된다. 이 논문에서 제시한 제어기는 시스템의 전체 state를 요구하게 되지만 시스템의 측정가능한 state는 바퀴의 각속도이기 때문에 차량의 속도를 추정하는 관측기를 설계해야 한다. 여기서 Lyapunov 방법을 이용한 비선형 슬라이딩 모드 observer를 설계하였고 MATLAB을 통해 시뮬레이션하였다. 마지막으로 full car 시뮬레이터인 CarSim을 이용하여 설계된 제어기와 관측기에 대한 강인성과 실제 자동차에 적용 가능성에 대해 언급하였다. 결과적으로 기존의 ABS에 비해 만족할 만한 결과를 얻을 수 있다는 것을 확인하였다.
