153-154 2018 [추계학술대회]
| 제목 | 자율주행차량의 연비 최적화를 위한 전방 주행정보 기반의 최적 감속 제어 기법 |
|---|---|
| 분야 | 연료 및 윤활유/연비 |
| 언어 | Korean |
| 저자 | 송승민(한양대학교), 김남욱(한양대학교), 이웅(한양대학교) |
| Key Words | Autonomous Vehicle(자율주행차), Cruise Control(크루즈 컨트롤), Dynamic Programming(동적계획법), Pontryagin’s Minimum Principle(폰트리아긴 최소화 원리), Optimal Control(최적 제어) |
| 초록 |
전 세계적으로 차량의 통신기술인 V2X(Vehicle to everything) 기술의 발달로 전방 차량정보 및 인 프라 정보를 차량이 인지할 수 있으며 이를 활용한 제어기법에 대한 관심이 높아지고 있는 추세이다. 자율주행 차량 또는 차량을 크루즈 컨트롤 할 경우 운전자의 의지가 배제될 수 있어 전방 주행정보들 을 이용하여 차량이 소모하는 연료량을 최소화하는 제어기법을 개발할 수 있다. 본 논문에서는 전방 도로 정보를 반영하여 차량을 제동해야 하는 상황에서 최적단을 결정하는 알고리듬을 기반으로 차량의 연비를 최적화할 수 있는 제어 기법을 개발하였다. 차량의 제동 방법에는 마찰브레이크를 이용하는 방법 외에 N단을 이용한 감속과 D단의 엔진 브레이 크를 사용하는 방법이 있다. 본 연구에서 전방 목표주행거리와 목표속도가 정해질 경우 동적계획법 (Dynamic Programming)과 폰트리아긴 최소 원리(Pontryagin’s Minimum Principle) 두 가지 최적화 이 론을 사용하여 제동 시 최적 변속단을 결정하는 알고리듬을 개발하고 도출된 결과를 비교 및 검증하였 다. 이 최적화 문제의 경우 일정 거리 내에 일정 속도까지 감속해야 하는 두 가지 제약 조건을 가진 문제이며, 이 두 가지 제약 조건을 하나로 줄이기 위해 기존의 연료 소모량으로 정의되었던 목적함수 에 속도 변수 항을 추가하여 새로운 목적함수를 도출하였다. 이러한 방법은 속도, 거리 두 가지 제약 조건을 속도만의 제약 조건으로 줄일 수 있고, 최적화 문제 를 해결하는데 필요한 계산시간도 줄일 수 있는 장점을 갖고 있다. 또한 속도 변수 항의 λ를 정의함으 로써 사라진 거리 변수의 제약 조건을 만족시키는 결과 값을 얻을 수 있다. 동적계획법의 경우 절대 최적 값을 도출할 수 있지만, 많은 계산 량을 요구하여 전방향 제어기에 탑재할 수 없는 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 비교적 계산 량이 적은 폰트리아긴 최소 원리를 기반으로 전방도로 정보를 반영하여 차량을 제동해야 하는 상황에서 최적단을 결정하는 알고리즘을 개 발하고 동적계획법으로 이를 검증하는 연구를 진행하였다. 현재는 내연기관 차량 기준으로 최적화 문 제를 해결하였지만, 추후에 하이브리드 차량이나 변속기가 적용된 전기차에도 적용할 수 있도록 발전 시킬 계획이다. |
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