Elektronische Helfer wie ABS, ESP, ABC usw. gehören zur Standardausstattung moderner Kraftfahrzeuge. Heute denkt man bereits über die nächste Generation von Fahrdynamik-Regelsystemen nach - das vollständig autonom fahrende Kraftfahrzeug. Ziel dieser Entwicklung wird sein, den Fahrer in unangenehmen Verkehrssituationen zu entlasten oder durch Unachtsamkeit verursachte Unfälle zu vermeiden. Im Gegensatz zu bekannten Forschungsprojekten zum Thema 'automatische Spurführung'. wird hier das charakteristische Sättigungsverhalten der Seitenkraftkennlinien bei großen Schräglaufwinkeln erstmals direkt beim Reglerentwurf berücksichtigt. Dadurch gelingt eine präzise Spurführung im fahrdynamischen Grenzbereich, die für zukünftige Systeme zur Unfallvermeidung unabdingbar ist. Zum Entwurf von Regelsystemen für die automatische Spurführung im querdynamischen Grenzbereich wird ein einfaches nichtlineares Fahrzeugmodell eingeführt. Der aus mathematischer Sicht optimale modellprädiktive Regler lieferte zwar ausgezeichnetes Führungsverhalten und gute Robustheit, benötigt aber eine Vielzahl von Reglerparametern, die auf heuristischem Wege festgelegt werden müssen. Zusätzlich ergeben sich hohe Hardwareanforderungen, da ein nichtlineares Optimierungsproblem in Echtzeit zu lösen ist. Alternativ wurde nach dem Prinzip der exakten Linearisierung ein Rückführgesetz bestimmt, das ebenfalls für den querdynamischen Grenzbereich ausgelegt ist, dabei aber lediglich zwei Reglerparameter benötigt, die zudem eine anschauliche physikalische Bedeutung haben. Diese beiden Parameter können anhand von Simulationsergebnissen eines speziellen Fahrmanövers im Grenzbereich festgelegt werden. Über die Position des fahrzeugfesten Spurführungs-Referenzpunktes lässt sich die Nulldynamik der Regelstrecke beeinflussen. In Bezug auf Robustheit und Führungsverhalten ergeben sich dadurch ähnlich gute Eigenschaften wie für den wesentlich aufwändigeren modellprädiktiven Regler. Die Fähigkeit zur hochpräzisen Spurführung im querdynamischen Grenzbereich wurde durch Messfahrten mit einem X-by-wire Versuchsträger im Modellmaßstab unter Beweis gestellt.

    For the first time the well known nonlinear shape of the vehicle's side force characteristics is considered to design a steering controller for automatic guidance. When applying nonlinear model predictive control, which should be the best possible controller from a mathematical point of view, it turns out that a large number of controller parameters has to be defined using heuristc methods. In this paper, however, exact linearization technique is used to determine a feedback law, that matches the performance of the model predictive controller with a much lower amount of computing time and only two controller parameters. The position of the vehicle fixed reference point for automatic guidance significantly affects the stability properties of the control loop, which can be proven by means of mathematical stability analysis and simulation results concerning test manoeuvres at the stability limit. The capability of performing precise automatic guidance at the lateral dynamics stability limit is shown by means of a 1:5 scaled x-by-wire experimental prototype. During these test runs, the maximum lateral deviation from the desired trajectory was within a few percent of the vehicle width.


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    Titel :

    Nichtlineare Lenkregelung zur automatischen Spurführung im querdynamischen Grenzbereich


    Weitere Titelangaben:

    Nonlinear steering control for automatic guidance at the lateral dynamics stability limit


    Beteiligte:
    König, L. (Autor:in) / Kretschmer, M. (Autor:in) / Neubeck, J. (Autor:in) / Wiedemann, J. (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2006


    Format / Umfang :

    12 Seiten, 6 Bilder, 12 Quellen




    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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