• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.152-152
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• 2017

본 연구에서는 비례제어밸브를 이용한 자율주행 트랙터 조향 시스템 제어를 위하여 저가의 임베디드 시스템을 사용한 제어기를 개발하였다. 차륜의 조향각 측정을 위하여 전륜 킹핀에 포텐시오미터를 설치하였으며, 비례제어밸브는 -10 ~ +10V의 전압으로 밸브 스풀의 위치제어를 수행하도록 하였다. 조향각 측정과 비례제어밸브의 위치제어를 위하여 각각에 AT90CAN128 AVR보드를 사용하였으며, CAN통신으로 조향각 데이터가 비례제어밸브 제어용 데이터로 전송될 수 있도록 하였다. 비례제어밸브 제어 보드에는 DAC기능을 추가하였으며 0 ~ 5V의 출력을 -10 ~ +10V의 전압으로 변환해 주는 인터페이스회로를 추가하였다. 일반적으로 GPS 등의 데이터 수신율이 20 Hz인 점을 감안하여 비례제어 밸브는 50 ms의 주기로 P-제어를 수행할 수 있도록 하였다. 향후 트랙터의 방향각을 설정하는 또 하나의 시스템으로부터 목표 조향각을 부여받는 것을 가상하여 별도의 MCU를 통해 목표 조향각을 송신한 후, 조향 유압실린더에 의한 전륜의 조향각 시간 응답 특성을 조사하였다. 실험은 트랙터의 전륜을 지면으로부터 들어올린 무 부하 상태에서 진행하였으며, 목표 조향각은 $7.5^{\circ}$, $15.0^{\circ}$, $22.5^{\circ}$ 등 3단계로 변경하며 시간응답 특성을 측정하였다. 최대 오버슈트 11%, 최소 오버슈트 8.6%, 정상상태 오차 약 $0.825^{\circ}$, 시정수(Time Constant)는 3단계의 목표 조향각 설정에서 각각 0.706초, 0.488초, 0.38초로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2012.11a
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• pp.1507-1510
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• 2012

본 논문은 EPS(전자식 파워 스티어링)에 사용되는 Torque and Angle sensor 의 절대각 신뢰성 보증 방식에 관한 것으로, Inductive 방식의 센서에서 절대각 신호 신뢰성 보증에 대한 효과적인 방법을 제시한다. 전동식 파워 스티어링 시스템의 ECU(전자제어유닛)는 조타각도를 출력하는 2 개의 소자에서 버니어 알고리즘을 통해 360 도 이상의 멀티 조타각을 인식하게 된다. 토크&조향각 센서는 절대 조향각을 계산하는 1 개의 Hall IC 소자 신호와, 상대 조향각을 계산하는 ASIC 소자 신호를 사용하여 멀티 조타각을 인식한다. 인식된 조타각이 추가적인 검증 절차 없이 제어에 사용된다면, 센서의 이상 발생 시에 운전자의 조타감을 불편해질 수 있고, 나아가서는 차량사고의 위험을 발생시킬 수 있다.따라서 차량 거동 시 절대 조향각의 신뢰성 검증은 제어와 동시에 항상 요구되어야 한다. 특히, 유럽/미국 업계의 ISO 26262 표준 도입에 따라 절대 조향각의 높은 신뢰성이 요구된다. 본 논문에서는 이러한 요구사항을 만족하기 위해 측정된 절대각 신호를 기준으로 상대각 신호 2 개를 측정에 사용하고, Driving 시에도 절대각 기준의 신뢰도 향상을 위해 절대각 신호 1 개를 비교기로 사용한다. 최적화된 에러 기준을 근거로 절대 조향각 신호의 신뢰성을 보장하는 방법을 제안한다. 이러한 방법을 적용한다면, 정확하고 안정적으로 조타각을 결정함으로써 EPS 안전성 확보에 도움을 줄 수 있다.

• 전자공학회논문지 IE
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• v.49 no.2
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• pp.30-39
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• 2012

An effective drowsy driver detection system is needed, because the probability of accident is high for drowsy driving and its severity is high at the time of accident. However, the drowsy driver detection system that uses bio-signals or vision is difficult to be utilized due to high cost. Thus, this paper proposes a drowsy driver detection algorithm by using steering angle sensor, which is attached to the most of vehicles at no additional cost, and vehicle information such as brake switch, throttle position signal, and vehicle speed. The proposed algorithm is based on jerk criterion, which is one of drowsy driver's steering patterns. In this paper, threshold value of each variable is presented and the proposed algorithm is evaluated by using acquired vehicle data from hardware in the loop simulation (HILS) through CAN communication and MATLAB program.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.19-19
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• 2017

자율주행 트랙터를 위한 트랙터 조향제어는 일반적으로 전자모터를 이용한 EPS(Electric Power Steering) 시스템을 스티어링 휠에 연결하여 회전변위를 변경하고 그 결과 오비트롤(Orbitrol) 밸브의 토출유량을 바꾸고 호스로 연결된 조향실린더의 변위를 조절하여 최종적으로 전방 타이어의 방향각을 변경하면서 이루어진다. 이러한 조향방식은 시스템 구조상 조향실린더와 오비트롤 밸브가 상대적으로 멀리 떨어져 있으며, 밸브 특성상 약 ${\pm}5^{\circ}$의 오버랩이 포함되어 있다. 또한, EPS의 전자모터는 관성력, 마찰, 백래시 등의 영향을 가진다. 이와 같은 복합적인 영향은 조향 응답을 느리게 만들어 상대적으로 빠른 속도에서 주행에서 추종성능이 떨어지는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 자율주행 트랙터의 조향성능 개선 연구의 일환으로 조향 HILS 시뮬레이터를 설계제작하여 조향 성능의 요인을 실험적으로 구명하고자 하였으며 이를 바탕으로 조향 시스템의 설계개선 방안을 수립하고자 하였다. 시뮬레이터는 동양물산 80 마력급 TX803 트랙터에 사용되는 오픈센터방식의 오비트롤 유압회로 시스템을 기어펌프가 장착된 AC모터로 구동되게 구성하였으며, 유량은 모터의 주파수를 조절 회전속도를 조절 변경하였다. 추가적으로 EPS와 오비트롤 조합의 조향성능을 비교 및 개선하기 위해 비례제어밸브(PVG 32, Danfoss)를 추가 장착하였다. 실제 트랙터 조향 시 나타나는 마찰저항을 모사하기 위해 부하 실린더를 구성하였으며, 조향 실린더의 부하의 크기는 부하 실린더를 폐회로를 구성하고 유량비례제어밸브를 이용한 유로의 개구량 조절을 통해 부하의 크기를 약 4000 N 까지 증가시킬 수 있도록 하였다. EPS와 비례제어밸브를 제어하기 위해 CANoe 8.0 소프트웨어를 이용하여 CAN통신 기반 가상 조향ECU를 구성하였으며 오비트롤의 기본 성능을 확인하기 위해 조향휠에 따른 실린더 동특성 및 계단 추종성능을 비례제어밸브와 비교하였다. 오비트롤 밸브는 약 ${\pm}5^{\circ}$이상 동작 시 실린더 압력이 상승하기 시작하였으며, 이후 약 ${\pm}10^{\circ}$이상 동작 시 조향실린더가 동작하기 시작하였다. 계단 추종성능실험에서는 비례제어밸브가 약 2배 이상의 응답개선을 나타냈다. 자율주행 경로추종 성능을 향상시키기 위해서는 순간적인 출력밀도가 높은 비례제어밸브를 통해 응답개선이 필요한 것으로 나타났다.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.22 no.6
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• pp.59-67
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• 2014

A numerical model and a controller of Active Front wheel Steer (AFS) system are designed in this study. The AFS model consists of four sub models, and the AFS controller uses sliding mode control and PID control methods. To test this model and controller an Integrated Dynamics Control with Steering (IDCS) system is also designed. The IDCS system integrates an AFS system and an ARS (Active Rear wheel Steering) system. The AFS controller and IDCS controller are compared under several driving and road conditions. An 8 degree of freedom vehicle model is also employed to test the controllers. The results show that the model of AFS system shows good kinematic steering assistance function. Steering ratio varies depends on vehicle velocity between 12 and 24. Kinematic stabilization function also shows good performance because yaw rate of AFS vehicle tracks the reference yaw rate. IDCS shows improved responses compared to AFS because body side slip angle is also reduced. This result also proves that AFS system shows satisfactory result when it is integrated with another chassis system. On a split-m road, two controllers forced the vehicle to proceed straight ahead.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.3
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• pp.57-64
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• 2020

The leading technologies of the ADAS (Advanced Driver Assist System) are ACC (Advanced Cruise Control), LKAS (Lane Keeping Assist System), and AEB (Autonomous Emergency Braking). LKAS is a system that uses cameras and infrared sensors to control steering and return to its running lane in the event of unintentional deviations. The actual test is performed for a safety evaluation and verification of the system. On the other hand, research on the system evaluation method is insufficient when an additional steering angle is applied. In this study, a model using Prescan was developed and simulated for the scenarios proposed in the preceding study. Comparative analyses of the simulation and the actual test were performed. As a result, the modeling validity was verified. A difference between the front wheels and the lane occurred due to the return velocity. The results revealed a maximum error of 0.56 m. The error occurred because the lateral velocity of the car was relatively small. On the other hand, the distance from wheels to the lanes displayed a tendency of approximately 0.5 m. This can be verified reliably.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.40 no.1
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• pp.103-111
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• 2016

This paper presents an adaptive variable weights tuning system for an integrated chassis control with electronic stability control (ESC) and active front steering (AFS) for lateral stability enhancement. After calculating the control yaw moment needed to stabilize a vehicle with a controller design method, it is distributed into the tire forces generated by ESC and AFS using weighted pseudo-inverse-based control allocation (WPCA). On a low friction road, lateral stability can deteriorate due to high vehicle speed. To cope with the problem, adaptive tuning rules on variable weights of the WPCA are proposed. To check the effectiveness of the proposed method, a simulation was performed on the vehicle simulation package, CarSim.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.39 no.5
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• pp.527-534
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• 2015

This paper presents an integrated chassis control with electronic stability control (ESC) and active front steering (AFS) under lateral force constraint on AFS. The control yaw moment is calculated using a sliding mode control. The tire forces generated by ESC and AFS are determined using weighted pseudo-inverse based control allocation (WPCA) in order to generate the control yaw moment. On a low friction road, AFS is not effective when the lateral tire forces of front wheels are easily saturated. To solve problem, the lateral force of AFS is limited to its maximum and the braking of ESC is applied with WPCA. To evaluate the effectiveness of the proposed method, a simulation was performed on the vehicle simulation package, $CarSim^{(R)}$. From the simulation, it was verified that the proposed method could enhance the maneuverability and lateral stability if the lateral force of AFS exceeds its maximum.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2010.04a
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• pp.29.1-29.1
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• 2010

GPS(Global Positioning System)로 대표되는 위성항법시스템(GNSS: Global Navigation Satel lite System)은 우주공간의 위성을 이용하여 사용자에게 위치와 함께 시각 정보를 제공해 준다. 위성항법시스템은 항법 분야 뿐 아니라 측량, 측지를 비롯하여 정밀 시각동기 및 지각변동의 측정까지 다양한 분야에서 활용되고 있다. 항법분야에 있어서 위성항법시스템의 오차를 제거한 정밀한 위치 정보를 이용하여 이동체에 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 위성항법을 움직이는 이동체에 적용할 경우 주변 환경에 따라 위성항법 신호의 오차가 증가하여 급격한 위치 오차를 유발하므로 추가적인 센서 사용을 통하여 안전성을 향상시킬 필요가 있다. 이 논문에서는 위성항법 기반의 위치정보와 이동체에 부착되어 있는 센서 정보를 병렬적으로 사용하는 주행시스템을 구성하고 주행 시험을 수행하였다. 이동체에 부착되어 있는 센서 정보를 이용한 주행시스템의 경우 이동 거리를 측정할 수 있는 엔코더와 조향각을 측정할 수 있는 포텐셔미터 그리고 차량 모델을 이용하여 구성하였다. 시험 결과 위성항법기반의 위치 정보와 이동체의 센서 정보를 이용한 위치 오차의 차이는 0.4m 이내로 위성항법 신호에 급격한 오차가 들어오는 경우 이동체의 센서 정보를 이용하여 감지할 수 있음을 확인하였다.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.20 no.10
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• pp.1061-1070
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• 2009

In this paper, we have designed TDL(True-time Delay Line) for eliminating beam-squint occurring in active phased array antenna with large electrical size operated in wide bandwidth, and have tested its electrical performance. The proposed TDL device is composed of 4-bit microstrip delay line structure and MMIC amplifier for compensation of the delay-line loss. The measured results of gain and phase versus delay state satisfy the electrical requirements, also P1dB output power and noise figure meet the requirement. To verify the performance of fabricated TDL, we have simulated the beam patterns of wide-band active phased array antenna using the measured results and have certified the beam pattern compensation performance. As a result of simulated beam pattern compensation with respect to the 675.8 mm size antenna which is operated in X-band, 800 MHz bandwidth, we have reduced the beam squint error of ${\pm}1^{\circ}$ with ${\pm}0.1^{\circ}$. So this TDL module is able to be applied to active phase array antenna system.