EPS 제어시스템 장착 승용차의 통합적 시뮬레이션 기법 연구

장봉춘(Bong-Choon Jang),소상균(Sang-Gyun So) Korean Society for Precision Engineering 2006 한국정밀공학회지 Vol.23 No.6

Electric Power Steering(EPS) mechanism has become widely equipped in passenger vehicle due to the increasing environmental concerns and higher fuel efficiency. This paper describes the development of concurrent simulation technique and simulation integration technique of EPS control system with a dynamic vehicle system. A full vehicle model interacting with EPS control algorithm was concurrently simulated on a single bump road condition. The dynamic responses of vehicle chassis and steering system resulting from road surface impact were evaluated and compared with proving ground experimental data. The comparisons show reasonable agreement on tie-rod load, rack displacement, steering wheel torque and tire center acceleration. This concurrent simulation capability was employed for EPS performance evaluation and calibration as well as for vehicle handling performance integration and synthesis.

랙 반력을 위한 마찰 모델과 시뮬레이션에 관한 연구

장봉춘(Bongchoon Jang),이경복(Kyung-Bok Lee),김남영(Nam-Young Kim) 한국자동차공학회 2011 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2011 No.11

차량동력학 조향시스템 분야에서 중요한 이슈가 되고 있는 전동 조향장치의 제어 알고리즘을 개발하기 위해 기존의 연구에서는 ADAMS Car 또는 CarSim을 이용한 완전 차량동력학 모델(full vehicle dynamic model)을 Matlab Simulink와 결합한 후, 이 두 소프트웨어를 이용하여 제어 알고리즘과 차량모델을 하나의 시스템처럼 동시에 시뮬레이션하는 기법이 개발되어 이용되었다. 이는 로직 변경에 따른 차량의 동특성을 파악하기에 유용하나 제어로직을 개발하는 설계자의 입장에서는 MDPS 로직에만 초점을 두어 개발하기에 소프트웨어의 유지 보수에 어려움이 있고 동시 시뮬레이션의 특성상 Matlab Simulink의 독자 모델보다 런 타임이 길어질 수 밖에 없는 구조이다. 또 차량에 따른 설계 파라미터 변경의 어려움으로 산업현장의 R&D 생산성이 저하된다. 본 연구에서는 차량모델을 대신하여 랙 반력을 추정하는 랙반력 마찰 모델을 개발하여 이를 제어 알고리즘과 결합하여 로직설계 변경이 용이하도록 하고 시뮬레이션을 수행하였으며 이를 동시 시뮬레이션 결과와 비교 검증하였다.

차량동역학 및 제어를 위한 VehSim/CarSim에 대한 소개와 적용

장봉춘(Bong-choon Jang) 한국자동차공학회 2003 한국자동차공학회 지부 학술대회 논문집 Vol.- No.-

This paper introduces an integrated simulation package, VehSim/CarSim, that had been developed for vehicle chassis dynamics controls and integration. VehSim/CarSim provides a 3 dimensional vehicle kinematics and dynamics with a one- or two- axle trailer model. Subsystems and control modules for brake, tire, suspension, steer, engine, and drive-line as well as driver models have been developed. Each subsystem is well structured and modularized. This paper also describes the application of VehSim/CarSim.<br/>

매트랩을 기반으로 한 U자형 금속 벨로우즈 설계소프트웨어 개발

장봉춘(Jang, Bong-Choon),김성철(Kim, Seong-Cheol) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.4

벨로우즈 제품은 플랜트 엔지니어링, 조선, 석유 화학의 분야에서 중요한 부분이다. 안전성 및 내구성을 위해 벨로우 즈를 설계 할 때 많은 요인들을 고려할 필요가 있다. 본 연구에서는 EJMA 9th Edition 설명서를 기초로 하여 U자형 금속 벨로우즈 전용 설계 소프트웨어를 개발했다. 이 GUI 소프트웨어는 매트랩 소프트웨어를 사용하여 개발되었으며, 비보강 단 일 벨로우즈, 비보강 복식 벨로우즈, 보강 단일 벨로우즈, 보강 복식 벨로우즈를 설계할 수 있다. 이 소프트웨어를 검증하기 위해 이미 검증된 벨로우즈 모델을 설계하고 두께를 변화시키면서 벨로우즈의 거동을 고찰하였다. 두께가 증가함에 따라 스프링상수, 추력, 응력은 증가하고 피로수명은 감소함을 알 수 있었다. 이 소프트웨어는 설계 엔지니어의 시간과 노력을 절약해 줄 것이다. Bellows product is an important part in the area of plant engineering, shipbuilding and petrochemistry. For safety and durability it is necessary to consider lots of factors when designing it. This research developed a U-shaped metal bellows design software based on EJMA 9th Edition manual. This GUI software was developed by using Matlab software and can be able to design four types of bellows, Unreinforced Single Bellows, Unreinforced Double Bellows, Reinforced Single Bellows and Reinforced Double Bellows. The already proven bellows model was designed to verify this software. We investigated the behavior while changing the thickness of the bellows. As the thickness of bellows increases, spring rate, thrust force, stress increase and fatigue life decreases. This software will be helpful design engineers save time and effort.

A Linear Vehicle Model with Nonlinear Power Steering System and Tire Model

장봉춘(B.C.Jang),임양남(Y.N.Lim),노덕수(D.S.Roh),이성철(S.C.Lee) 한국자동차공학회 1996 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.1996 No.6_1

This research describes a combination of a linear vehicle handling model and a nonlinear tire model. The first section describes the power steering system dynamics and a 5 D.O.F. vehicle handling model. The second section of this paper presents a nonlinear tire model. Comparing the results from the combination of the power steering system model and a linear vehicle handling model and those from the combination of the power steering system. a linear vehicle handling model and a nonlinear tire model with the experimental data, this vehicle handling model with a nonlinear tire model will be better understood at higher lateral acceleration maneuvers. Thus. this vehicle handling model with a nonlinear tire model will attempt to provide enhanced driver realism to a STI driving simulator.<br/> <br/>

흡음재 흡음성능 평가를 위한 소형 잔향실 및 분석 시스템 개발

장봉춘(BongChoon Jang) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

본 연구는 흡음재 자체 시험 기술을 확보하여 소형 잔향실을 구비한 흡음 성능 시험 장치 국산화 달 성에 목적을 두었다. 소형 잔향실을 소형으로 설계 제작하고 내부에 스피커와 마이크 구동부를 설치하 고 잔향 효과를 높이기 위해 볼록한 구조를 내벽에 부착하여 음향취득 시스템을 구성하였다. 또한 차 음재료 외부소리를 차단하여 흡음 성능을 도모하였다. 데이터 취득 시스템은 NI 음향 분석 보드를 사 용한다. 분석 및 구동 소프트웨어는 Labview를 기반으로 구성하며, 소프트웨어 분석 시스템과 연동하 여 성능 평가를 수행하였다. 취득된 신호에 대해 주파수 분석과 옥타브 분석을 수행한다.

매트랩 CMDPS와 카심 기반 완전차량모델의 동시시뮬레이션 기술에 관한 연구

장봉춘(Jang, Bong-Choon) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.4

칼럼 타입의 전동조향장치(MDPS) 시스템은 차량 안전성과 연료 효율 향상을 보장하기에 승용차에 보편적으 로 장착하고 있다. 시스템 해석과 제어기 개발을 위해서는 보통 Mechanical Simulation사에서 제작한 CarSim 프로그 램과 매트랩 시뮬링크의 두 프로그램을 이용하여 제어 알고리즘과 차량 모델이 결합되어 하나의 시스템처럼 동시에 동작하도록 시뮬레이션을 수행한다. 매트랩 시뮬링크의 MDPS 제어 시스템과 완전 차량 모델의 동시시뮬레이션 기술 개발에 대한 구체적이 방법이 소개된 적이 없기에 본 연구에서 상세히 소개하기로 한다. 본 연구에서는 사인 파형의 조향핸들입력을 이용한 시뮬레이션 결과가 보여 지고 실험결과와 잘 비교되었다. 이러한 동시시뮬레이션 기술은 차량 의 핸들링 성능 평가나 CMDPS 평가 수행 및 로직 튜닝을 위해 효과적으로 사용될 수 있다. The Column type Motor Driven Power Steering(CMDPS) systems are generally equipped among passenger vehicles ensuring better vehicle safety and fuel economy. In general to analyze systems and to develop a controller a full vehicle model from CarSim developed by Mechanical Simulation Incorporation interacting with MDPS control algorithm from Matlab Simulink was concurrently simulated. This paper describes the development of concurrent simulation technique in detail for analyzing Matlab Simulink MDPS control system with a dynamic vehicle system because the specific method has not been revealed in detail. The steering wheel angle input was evaluated and well compared with proving ground experimental data. The comparisons from concurrent simulation show an effective way to develop and validate the control algorithm. This concurrent simulation capability will be efficiently used for CMDPS performance evaluation and logic tuning as well as for vehicle handling performance.

전동 조향 장치와 차량의 동시 시뮬레이션 기술 개발

장봉춘(BongChoon Jang),소상균(Sang-Gyun So) Korean Society for Precision Engineering 2004 한국정밀공학회지 Vol.21 No.1

Most power steering systems obtain the power by a hydraulic mechanism. Therefore, it consumes more energy because the oil power should be sustained all the times. Recently, to solve this problem the electric power system has been developed and become widely equipped in passenger vehicles. In this research the simulation integration technique for an electric power steering system with MATLAB/SIMULINK and a full vehicle model with ADAMS has been developed. A full vehicle model interacted with electronic control unit algorithm is concurrently simulated with an impulsive steering wheel torque input. The dynamic responses of vehicle chassis and steering system are evaluated. This integrated method allows engineers to reduce the prototype testing cost and to shorten the developing period.

MDPS 해석 소프트웨어 개발

장봉춘(Jang, Bong-Choon),김정훈(Kim, Jung-Hoon),양성모(Yang, Sung-Mo) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.9

조향계 엔지니어들에게 전동 조향 시스템의 시뮬레이션 및 분석을 위한 새로운 방식의 소프트웨어를 소개한다. 이 소프트웨어 MSAS는 전동 조향 시스템의 시뮬레이션, 분석 및 종합 기능을 제공하며, 기본적으로 조향계 모델과 차량모델 및 제어로직에 기초한다. 부품 공급회사들은 제어로직을 블랙박스 형태로 제공하기 때문에 이 소프트웨어는 로직 설계자의 의도에 따라 블랙박스 형태이든지 또는 화이트박스 형태이든지 모두 사용가능하다. 또한 이 소프트웨어는 공급회사들의 에 스함수 제어로직 및 RMDPS와 함께 통합될 수 있다. Complete novel software for MDPS for the simulation and analysis is proposed for steering engineers. The software, MSAS, which can provide the functionality for MDPS Simulation, Analysis & Synthesis, is based on the steering system model, vehicle model and control logic. As the suppliers provide the control logic as a black box, this software is capable of using any type of black box logic or white box control logic that can be developed by logic designers. In addition, this software will be synthesized with the suppliers’ s-function control logic and RMDPS together.

마찰 및 기어효율을 고려한 C-EPS 상세모델링

장봉춘(Bongchoon Jang) 한국자동차공학회 2012 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2012 No.11

EPS control algorithm is an important issue in the area of vehicle steering system dynamics. Thus a research for EPS steering system specific modeling is necessary this paper uses simulations based on Matlab Simulink. In this research to define and analyze the design parameters related to steering feel a complete steering system model is built. In addition the friction components for motor, steering column, gear box, rack and pinion and the gear effciency for gear box and rack and pinion will be considered. Through an equivalent moment of inertia the mathmatical model will be simplified and can be used for steering system design. In the previous research it"s difficult to precisely predict the steering feel due to the lack of reasonable steering system model by not considering friction and gear efficieny. This paper includes all friction component and gear efficiency and provides good steering effort prediciton compared to the experimental results.