부분공간 예측 제어(Subspace predictive control, SPC)는 입력-출력 측정값을 활용하여 명시적 모델 식별이 필요 없이 시스템의 향후 거동을 예측하는 데이터 기반 제어 전략이다. 기존 SPC는 알려지지 않은 입력 교란에 취약하여 제어 성능이 저하되고 정상상태 오차가 발생한다. 이러한 한계를 해결하기 위해 본 논문은 상태공간 표현을 내부모델 원리(IMP)를 통해 보강함으로써, 일정한 입력 교란의 영향을 본질적으로 완화하는 강건 SPC 방법을 제안한다. 이러한 보강은 별도의 교란관측기(DOB) 설계 없이도 적분 작용을 달성할 수 있게 한다. 제안 방법은 교란 억제를 향상시키기 위해 데이터 기반 알고리즘에 보조 교란을 도입하는 데이터 기반 프레임워크로 구현된다. 전달함수 분석을 통해 제안된 강건 SPC가 상수 교란을 제거하면서도 DOB의 역할을 유지함을 확인한다. 두 관성계(two-inertia system)에 대한 실험적 검증 결과, 제안된 방법은 기존 SPC에 비해 기준 추종(reference tracking) 성능을 유의하게 향상시키며, 추가적인 모델링 복잡성 없이도 교란 억제에서 효과적임을 입증한다.

이 논문은 볼 스크루 기반 시리즈 탄성 액추에이터 구동 현가장치(BSSEA-S)와 객실(카빈) 상하(heave) 가속도 진동을 억제하기 위한 제어 프레임워크를 제시함으로써 차량 승차감을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 기존의 볼 스크루 기반 강성 액추에이터 구동 현가장치(BSRA-S)에 시리즈 탄성(SE)을 통합함으로써 BSSEA-S는 볼 스크루의 관성 효과 및 마찰을 완화하는 시리즈 탄성 액추에이터(SEA) 메커니즘을 구현한다. 이를 통해 외부 입력에 대한 민감도가 향상되어 노면 입력에 대해 매끄럽고 신속한 응답이 가능해진다. BSSEA-S의 기계적 이점은 동역학 해석과 4분의 1 차량(quarter-car, QC) 모델 시뮬레이션을 통해 검증된다. 제어 프레임워크는 통합된 SE를 활용하여 현가장치에 대한 고도로 민감하고 직접적인 힘 제어를 달성하며, 이는 기존의 감쇠력에 해당하는 기능을 대체하는 내측 루프(inner-loop) 제어기로서 이상적인 힘원(ideal force source) 역할을 수행한다. 이 제어기는 운동학적 관계를 통해 현가 스트로크를 추정하고 적절한 제어력을 적용하여 현가 특성을 조절 가능하게 한다. 내측 루프 제어기를 기반으로, 외측 루프 제어기는 스프링 질량(sprung mass) 가속도 피드백 제어를 구현하며, 시스템의 주파수 응답 데이터(FRD)와 나이퀴스트 플롯을 이용해 설계한다. 설계는 내측 루프 제어기를 포함하는 현실적인 시스템 특성을 고려하며, 승차감에 중요하다고 판단되는 주파수 범위 내에서 시스템의 민감도 함수(sensitivity function)를 감소시킨다. 개발된 BSSEA-S와 실험 장치를 이용하여 스피드 범프 및 ISO 등급 D 무작위(random) 노면 등 다양한 노면 입력 조건에서 수행한 실험은, 광범위한 주파수 범위에서 객실 상하 가속도 진동을 억제함으로써 향상된 승차감이 검증됨을 보여준다.