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김갑태(Kaptae Kim),강명철(Myeongcheol Kang),김만중(Manjung Kim) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
승용차나 상용차에는 차량주행속도에 따른 운전대의 회전량 대비 조향작용을 하는 전륜의 회전량이 변화하는 능동조향(Active Steering) 또는 중첩조향(Superimposed Steering)이 이미 많이 사용되고 있다. 이를 이용하여 자율주행 등의 시스템으로 전환이 비교적 용이하게 진행할 수 있다. 트랙터나 휠 굴착기 등의 오프로드 차량들의 조향시스템은 전유압조향방식이다. 운전자의 수동 조작은 지로터가 내장된 동력조향장치(Power Steering Unit)를 사용하고 또한 조이스틱이나 자율주행 등에는 전자비례밸브를 장착하고 이를 제어한다. 현재 오프로드 차량의 자율주행은 운전자의 임의 주행과 정해진 경로를 주행하는 두 가지를 병행하는 경우가 많으므로 수동회전 조향장치와 비례제어밸브조향장치 모두가 필요하다. 이러한 두가지 기능을 하나로 제품으로 결합하는 경우가 많으며, 특히 이 두가지 기능이 한꺼번에 작동될 때 중첩조향을 구현할 수 있다. 물론 운전자의 회전입력은 회전각을 감지하는 센서를 통해 비례제어에 필요한 입력신호를 만들 필요가 있다. Fig. 1은 운전대의 회전속도와 이에 따른 유량 그리고 비례밸브를 작동시켰을 때 실린더에 추가되는 유량을 보여주고 있다. Fig. 2는 현재 널리 쓰이는 양산제품인 단포스의OSPE제품을 대상으로 아메심(Amesim)을 사용한 시뮬레이션모델을 보여주고 있다. 여기에서는 비례밸브는 단순한 밸브이동만을 추가하였으며, 중첩조향에 대한 모사가 잘 되고 있음을 알 수 있다. 입력신호대비 선형성이 부족하므로 비례밸브의 제어에 대한 추가 연구가 필요함을 알 수 있다.