슬립률을 이용한 최적제동제어에 관한 연구

초록

차세대 도시형 전동차의 제동장치는 전기식과 기계식 제동장치로 구성되어 있으며, 중고속 영역에서는 전기 브레이크, 저속에서는 기계식 브레이크가 상호 보완적으로 동작하게 된다. 또한, 제동 조건에 따라 요구되는 제동력을 이 두 가지 방식의 제동장치가 적절히 분배하여 차량의 제동력을 얻는 것이 가장 효율적이다. 이중 기계식 제동장치는 선로와 차량 바퀴의 마찰에 의해 제동력을 생성하므로 선로의 노면 조건에 따라 제동시 제동응답의 차이를 보인다. 그러나 이러한 선로의 조건에 따른 제동특성은 수학적으로 기술하기 어려우므로 이에 적합한 제동 제어 알고리즘을 구성하기가 어렵다. 지금까지 연구된 기계식 제동장치의 제동성능과 관련하여 선로의 노면 조건에 따른 제동 특성은 차량의 바퀴와 선로의 상대속도를 나타내는 슬립비에 의해 발생하는 점착력으로써 그 특성을 기술하고 있다. 제동 제어시스템은 이러한 슬립에 대한 참조값을 설정하여 적절한 슬립이 유지되도록 제동 입력을 생성하고 있다. 따라서 차세대 전동차 제동시스템 적용을 위한 유압제동에 관한 연구의 마지막 단계로 제동장치의 강인 슬립제어 알고리즘을 설계하였다. 설계된 강인 제어시스템의 응답 성능은 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 평가하였다.