This paper proposes a method of estimating the shape of the road surface and the relative velocity of the suspension using acceleration sensors and 3D-IMU sensor. Using the sensors in commercial vehicles, the proposed method can improve the relative speed estimation performance with existing sensors. This observer can solve the problem of large estimation error of previous studies when the vehicle's pitch and roll movement is severe. Using this estimation result, the shape of the road surface entering the front wheel is estimated and the road profile entering the rear wheel is calculated through this. In previous studies using the wheelbase preview assumption, an error caused by the assumption occurred when the vehicle climbed the hill, but the problem is solved by estimating the road profile. The 3D-IMU sensor significantly reduces the relative velocity estimation error in roll motion. Relative speed error occurred due to the change of sprung mass when loading or riding people, but it was improved by estimating mass. Improvements are verified through simulation and experiment, and control results are also verified through simulation. Through this,it is verified that the improvement of relative speed estimation performance affects the control performance.
본 논문은 가속도 센서와 3축 IMU 센서를 이용하여 노면의 형상과 상대속도를 추정하는 법을 제안한다. 사용하는 센서는 상용 차량에 장착되어 있는 센서로 제안한 방법을 통해 기존의 센서를 가지고 상대속도 추정 성능을 향상시킬 수 있다. 이러한 과정은 기존에 차량의 피치, 롤 움직임이 심할 경우 추정 오차가 커지던 문제를 해결할 수 있다. 이후 추정한 결과를 통해 후륜에 들어오는 노면의 형상을 계산한다. 노면의 형상은 후륜에 존재하지 않은 가속도 센서 값을 대체하여 뒤쪽 서스펜션의 상대속도를 추정할 수 있다. 휠베이스 프리뷰 가정을 사용하는 이전 연구에선 차량이 언덕을 올라갈 경우 가정에 의한 오차가 발생하였으나 노면을 추정하여 문제를 해결하였다. 3축 IMU 센서를 이용하여 롤 움직임에서의 상대속도 추정 오차를 크게 줄였다. 짐을 싣거나 사람이 타는 경우 상질량의 변화로 인하여 상대속도 오차가 발생했으나 질량을 추정하여 이를 개선하였다. 개선한 부분은 시뮬레이션과 실험을 통해 검증하였으며 제어 결과 또한 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 이를 통해 상대속도 추정 성능 향상이 제어 성능 향상에 영향이 주는 것을 검증하였다.
