Steering system helps drivers to steer a vehicle to follow their desired path. Even though steering system amplifies driver’s steering torque with gear ratio, without power steering system, it is hard to steer the vehicle. The EPS(Electric Power Steering) system helps drivers to steer the vehicle with motor assist torque and it is replacing the hydraulic power steering system.
Designing an EPS controller is a difficult problem. Generation of assist torque, system stability, vibration reduction, return-to-center control and transferring necessary road information to driver should be considered to design an EPS controller. After designing EPS controller, simulation should be conducted. However, simulation only using software is not reliable and also it is impossible to simulate new controller in vehicle for safety problem. Therefore, to develop an EPS controller, the HILS (Hardware in the Loop Simulation) system is needed. It is much reliable than software simulation and also can replace real vehicle test in special condition.
To develop a reliable EPS HILS system, two things should be considered. First, real vehicle and an EPS HILS system should have same steering feel. Second, the road disturbance torque realized in the HILS system should be same as that of real vehicle test. Most of the EPS HILS system uses CARSIM to realize road disturbance torque. However, to use CARSIM, lots of vehicle parameters should be known and it is very difficult, costs a lot and time consuming. To overcome this problem, in this research we suggested a new method and ideas for developing a reliable EPS HILS system. We suggested an idea for an EPS HILS system to have same dynamics of real vehicle and also derived the simple road disturbance torque equations from real vehicle tests. Using suggested ideas, reliable HILS system can be developed and it can replace real vehicle test in special condition.
EPS(Electric Power Steering) 시스템은 운전자가 원하는 방향으로 차량을 조향할 때 모터 토크를 이용해 운전자를 보조해 주는 시스템이다. EPS의 제어기는 보조 토크 생성, 시스템 안정성, 진동 저감, 노면 정보의 전달 등 다양한 요소들을 고려하여 설계된다. 새롭게 설계된 제어기는 시뮬레이션을 통해 검증되어야 하는데 소프트웨어를 이용한 시뮬레이션은 시스템의 비선형성 및 불확실성을 정확히 표현할 수 없어 신뢰성이 낮으며, 실제 차량을 이용한 시뮬레이션은 안전, 비용, 시간 등의 문제로 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해 개발된 시스템이 HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation) 시스템이다.
신뢰성이 높은 HILS 시스템을 개발하기 위해서는 실제 차량과 HILS 시스템의 동일한 조향감을 가질 수 있도록 해야 하고, 타이어와 지면 사이의 마찰로 인해 발생하는 노면 반력을 정확히 구현해야 한다. 본 연구에서는 실제 차량 실험 데이터를 기반으로 HILS 시스템으로 실제 차량의 조향감을 모사하고 동일한 노면 반력을 구현하는 방법을 제시한다. 본 연구에서 제안한 방법으로 HILS 시스템을 구현하면 특정 차량으로 실험한 결과와 동일한 실험결과를 얻을 수 있어 높은 신뢰성을 가지는 HILS 시스템을 개발할 수 있다.
