Three-wheeled platform is considered as future personal transportation because it has many benefits compared to conventional vehicles. Due to its smaller chassis structure it is cost-effective in manufacturing and efficient in power consumption. However, it has many stability problems for example, three wheeled vehicle is easy to rollover. Furthermore, if the three-wheeled vehicle gets lighter for its personal-size, it can cause more problems. Due to its light weight, heavy passengers or payloads may change the mass center of vehicle and it may affect to stability of three-wheeled vehicle. So the goal of this research is to analyze the dynamic characteristics of three-wheeled vehicle considering mass center shift and to design the controller to secure the stability of the vehicle. We targeted the vehicle which has rear wheel steering and front skid steering system and it was studied for urban personal vehicle in previous research. Existing three-wheeled vehicle model was modified considering mass center shift and dynamic characteristics was analyzed. Sensitivity analysis was performed to find out how much each variable affects to dynamic characteristics.
Rollover prevention controller was designed to improve roll stability of the three-wheeled vehicle. It is important to predict rollover before the rollover accident occurs. Many researchers developed rollover index to predict rollover. We modified the rollover index considering mass center shift and its performance was ver-ified by simulation. We used the braking force to reduce the longitudinal velocity of the vehicle to prevent the rollover and we verify the performance of the controller with simulation.
세바퀴 자동차는 기존의 자동차와 비교하여 여러 장점을 가지고 있어서 미래형 교통수단으로 각광받고 있다. 샤시 구조가 작기 때문에 제작비용이 적게 들고 연비 효율 측면에서 유리하다. 하지만 전복 위험성과 같은 안정성 문제를 가지고 있다. 게다가 만약 세바퀴 자동차가 개인형 자동차의 사이즈에 맞게 더욱더 가벼워 질 경우 많은 문제를 야기할 수 있다. 작은 무게 때문에, 무거운 사람이나 무거운 짐은 자동차의 무게중심을 변하게 하고, 이는 세바퀴 자동차의 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구의 목표는 세바퀴 자동차의 동적 특성을 분석하고 안전을 보장하기 위한 전복방지 제어기를 설계하는 것이다. 우리는 이전에 연구된 앞바퀴는 스키드스티어링을 하고 뒷바퀴는 아크만 스티어링을 하는 자동차를 목표로 하였다. 또한 기존의 모델을 질량중심 변화를 고려하여 수정하였고 그 동적 특성이 분석되었다. 각 변수가 얼만큼 동적 특성에 변화를 미치는지를 연구하기 위하여 민감도 분석이 수행되었다.
자동차의 롤 안정성을 향상시키기 위하여 전복방지제어기가 설계되었다. 이를 위해서는 전복현상이 일어나기 전에 전복을 예측하는 것이 중요하다. 이 때문에 많은 연구자들이 전복 인자를 개발하였다. 우리는 전복인자들을 질량중심이 변하였을 경우에 대하여 수정하였고 이 성능을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. 또한 전복방지제어를 하기 위하여 제동력을 이용하여 자동차의 앞방향 속도를 줄였고, 시뮬레이션을 통하여 또한 그 성능을 확인하였다.
