스티어-바이-와이어(Steer-by-wire, SBW) 시스템은 조향휠과 노면 휠 사이의 기계적 링크를 제거함으로써 차량의 부품 수를 줄이기 위해 도입되었다. SBW 시스템에 대해서는 활발한 연구가 수행되었음에도 불구하고, 원하는 조향감을 제공하는 액추에이터 시스템의 성능은 여전히 개선이 필요하다. 따라서 본 논문은 SBW 시스템을 위한 소형화된 토크 제어 조향휠 모듈을 제시한다. 이 모듈에서 운전자에게 조향감을 제공하는 액추에이터는 기어 메커니즘과 스프링과 함께 모듈화된다. 조향 토크 감지 메커니즘은 스프링을 기어 메커니즘 내부에 배치함으로써 소형화되어 통합된다. 스프링 메커니즘에 의한 토크 측정 및 제어 능력의 장점 덕분에, 제안된 모듈에서는 높은 기어비 감속비 전달을 적용할 수 있으며, 이는 SBW 시스템에서 안전성 이슈를 야기할 수 있는 낮은 고유 기계적 임피던스 문제를 또한 해결할 수 있다. 제안된 모듈의 임피던스 렌더링 성능을 향상시키기 위해, 관성 및 마찰 보상으로 구성된 내부 모델 보상기(internal model compensator)를 적용한다. 제안된 모듈의 운동학, 정역학 및 동역학을 이론적으로 분석하고, 이 분석 결과에 기반한 모델 기반 제어 알고리즘을 제안한다. 마지막으로, 제안된 모듈의 고유 임피던스 증가 및 토크 제어 성능이 실험을 통해 검증된다.

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