Gezeigt wird ein System zur Erfassung des aktuellen Fahrzustandes und der aktiven Regelung des Fahrzeuges. Für den Eingriff in die Fahrzeugdynamik findet eine Hinterradlenkung Verwendung. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Fahrzustand eines Fahrzeugprototypen mit Hinterradlenkung jederzeit und vor allem in querdynamisch kritischen Situationen so genau wie möglich mit Hilfe von Standardmesstechnik zu beobachten und zu regeln. Die Beobachtung basiert, so wie die Regelung, auf einer Zustandsraumdarstellung mit komplexem. nichtlinearen Fahrzeugmodell. Die Regelung des Prototypen geschieht mit einem elektrischen Hinterradlenkaktuator. Die Ergebnisse der Zustandsregelung werden im Vergleich zur Regelung mittels linearem Einspurmodell am realen Prototypen gezeigt. Es soll mit diesem System vor allem Robustheit gegenüber veränderten Kraftübertragungsverhältnissen zwischen Reifen und Fahrbahn erreicht werden. Zur Entwicklung der überaus komplexen Beobachter- und Regelalgorithmen wird das sogenannte 'Virtuelle Prototyping' angewandt, welches zur Nutzung eines aus dem Regelungstechnikprogramm MATRIXs automatisch generierten C-Codes im Mehrkörperdynamiksimulationsprogramm ADAMS erweitert wurde. Der Fahrzustandsbeobachter hat die Aufgabe, den aktuellen Fahrzeugschwimmwinkel vor allem in kritischen Fahrsituationen so genau wie möglich aus den vorhandenen Meßgrössen Fahrgeschwindigkeit, Lenkradwinkel, Gierwinkelgeschwindigkeit und Querbeschleunigung zu schätzen und diesen dem Zustandsregler zur Verfügung zu stellen. Die Zustandsregelung, eine Mehrgrößenregelung mit gekoppelten Regelgrößen, wird im Sinne einer optimalen Regelung entworfen. Dazu werden die nichtlinearen Zustandsgleichungen um den aus dem Beobachter berechneten aktuellen Arbeitspunkt linearisiert. Die Güte der Zustandsregelung und deren Robustheit gegenüber Straßenreibwertänderung wird im Vergleich zu einer herkömmlichen Schwimmwinkelsteuerung analysiert, welche als veränderliche Eingangsgrößen nur den vorderen Lenkwinkel und die Fahrgeschwindigkeit verwendet. Die optimierten Softwarealgorithmen der Beobachtung und der Regelung zeigen in der Simulation die geforderte Verbesserung gegenüber den herkömmlichen Modellen und konnten im Prototypenfahrzeug durch Parametervariation an reale Versuchsbedingungen angepaßt werden.
Nichtlineare Fahrzeugzustandsbeobachtung und -regelung einer PKW-Hinterradlenkung
2001
145 Seiten, Bilder, Tabellen, 80 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Nichtlineare Fahrzustandsbeobachtung und Fahrzustandsregelung einer Pkw Hinterradlenkung
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