Zur Erfüllung der stetig verschärften Abgasgrenzwerte werden moderne Verbrennungsmotoren und Antriebssysteme immer komplexer und mit einer steigenden Anzahl von elektronischen Stellgliedern ausgerüstet. Eine stetig steigende Anzahl von Betriebsgrößen muss durch das Steuergerät stationär und dynamisch auf geeignete Sollwerte geregelt werden, wozu eine immer größere Zahl von Eingangsinformationen aus den verschiedenen Sensoren zur Verfügung steht. Bei AVL wurde der Modellbasierte Mehrgrößen-Reglerentwicklungsprozess MMCD (Model-Based Multivariable Controller Design) entwickelt. Hiermit steht ein flexibler und universell einsetzbarer Prozess zur Verfügung, der Regelungsfunktionen weitgehend automatisiert entwickelt und bedatet. Der MMCD-Reglerentwicklungsprozess leitet den Regler mitsamt seiner Bedatung unmittelbar aus dem bedateten Modell der Regelstrecke ab. Die Bedatung des Streckenmodells erfolgt durch die Auswertung von Messungen des Verhaltens der Regelstrecke bei automatisierten Anregungen der Steller wie z.B. des AGR-Ventils. Dieses effiziente Reglerentwicklungsverfahren eignet sich nicht nur für die Regelung von Eingrößen-Systemen, sondern wird noch effizienter für die Regelung von gekoppelten Mehrgrößen-Systemen wie dem Luftpfad eines mit AGR und Turbolader ausgerüsteten Verbrennungsmotors eingesetzt. Der MMCD-Reglerentwicklungsprozess setzt im Gegensatz zur herkömmlichen modellbasierten Reglerentwicklung Modelle nicht nur in der Regelung ein, sondern leitet den Regelungsalgorithmus mitsamt fast aller Parameter direkt aus einem einfachen Verhaltensmodell der Regelstrecke ab. Das Verhaltensmodell wird durch wenige transiente Messungen am Prüfstand oder im Fahrzeug bedatet, wobei auch die Bedatung durch Messungen an einem genauen physikalischen Modell und damit eine rein virtuelle Entwicklung möglich ist. Insbesondere bei der Anwendung auf Varianten eines Motors ergibt sich eine erhebliche Verkürzung der Entwicklungszeit. Der Regler besteht nur aus wenigen Zeilen C-Code, die problemlos in einem heutigen Steuergerät implementiert werden können.
Ever more stringent emission levels impose more degrees of freedom for electronic control of actuators in a powertrain. Combined with decreasing development times, new approaches for development and calibration of control algorithms are required. Conventional PID control reaches limits when two highly interacting variables that show a similar dynamic response have to be controlled simultaneously. AVL's MMC process opens the opportunity to develop control algorithms for singleand multivariable control tasks efficiently based on a common methodology and to calibrate them in a mostly automated way. A dynamic behavioural model of the controller plant is automatically calibrated. The controller including the parameters is automatically derived from this model. Only few parameters remain to be calibrated manually. The advantages to reduce the development time are highlighted. This process is illustrated using co-ordinated control of exhaust gas recirculation and boost pressure as an example. For HD Truck engines, transient NO(x) emissions could be reduced in the double-digit range while PM emissions remain unchanged. The same methodology was used to develop closed-loop engine torque control, based on an incylinder pressure sensor.
Neue Regelungskonzepte für Otto, Diesel und Hybrid - Theorie und Praxis der Funktionsentwicklung
New control concepts for gasoline, diesel and hybrid - theory and practice of algorithm design
2005
15 Seiten, 10 Bilder, 11 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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