In den letzten Jahren hat im Automobilbau eine Vielzahl von mechatronischen Systemen die Serienreife erlangt. Für ein optimales Entwicklungsergebnis hinsichtlich Effizienz, Sicherheit, Dynamik und Komfort ist das Zusammenwirken der mechatronischen Systeme auf Gesamtfahrzeugebene entscheidend. Zur Optimierung dieses Zusammenwirkens wird in der vorliegenden Dissertation ein neuartiges Konzept für einen Gesamtfahrzeugprüfstand vorgestellt. Mit dem sogenannten Car-in-the-Loop-Konzept ist es möglich, die bei einer Fahrt auf einer Teststrecke auf den Antriebsstrang, die Lenkung und die Federung eines Fahrzeugs wirkenden Belastungen unter Laborbedingungen realistisch nachzubilden. Die resultierenden Vorteile sind die exakte Reproduzierbarkeit der Versuche, die Unabhängigkeit von Witterungsbedingungen und die Minimierung der Gefahr von Personenschäden beim Testen von Sicherheitsfunktionen. Zum Beweis der Funktionsfähigkeit des Car-in-the-Loop-Konzepts wird ein Prototyp aufgebaut, der die zum linken vorderen Rad eines Serienfahrzeugs (Mini Countryman) zugehörigen Teile des Antriebsstrangs, der Lenkung und des Fahrwerks beinhaltet. Eine Prüfstandswelle verbindet die Radnabe des Fahrzeugs mit Aktoren, die entsprechend der aktuellen Fahrsituation realistische Belastungen auf die zugehörigen Fahrzeugkomponenten aufbringen. In der Prüfstandswelle sind Gleichlaufgelenke und Längenausgleiche verbaut, welche die nötige Anpassungsfähigkeit gewährleisten, um die Abbildung von Lenkbewegungen sowie das Ein- und Ausfedern des Testfahrzeugs zu ermöglichen. Die Dynamik und Kinematik des Prototyps des Car-in-the-Loop-Konzepts wird mithilfe eines nichtlinearen Mehrkörpermodells abgebildet und analysiert. Für die Validierung des nichtlinearen Mehrkörpermodells und den Reglerentwurf wird ein dezentrales Vorgehen gewählt. Die zum Antriebsstrang, der Lenkung und der Federung des Fahrzeugs zugehörigen Freiheitsgrade des Prototyps des Car-in-the-Loop-Konzepts werden separat betrachtet. Der Fokus liegt hierbei auf der realistischen Abbildung der Antriebsstrangdynamik des Mini Countryman, da aufgrund der elastischen und spielbehafteten Prüfstandswelle, ein Zustandsregler mit nichtlinearem Beobachter benötigt wird, um die dynamischen Anforderungen zu erfüllen. Während der Abbildung von Testfahrten mit dem Car-in-the-Loop-Konzept, werden die drei erwähnten Freiheitsgrade des Fahrzeugs gleichzeitig belastet. Die Gleichlaufgelenke, die Teil der Prüfstandswelle sind, verursachen dabei ungewollte Kopplungen zwischen den Freiheitsgraden. Diese Kopplungen werden durch eine Erweiterung des Regelungskonzepts kompensiert. Die Funktionsfähigkeit des Car-in-the-Loop-Konzepts in Verbindung mit der entworfenen Regelung wird nachgewiesen, indem eine hochdynamische Testfahrt auf dem Prototyp nachgebildet wird.


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    Titel :

    Modellbildung, Regelung und Realisierung eines neuartigen Konzepts für einen Gesamtfahrzeugprüfstand


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2014


    Format / Umfang :

    179 Seiten, Bilder, Tabellen, 115 Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch





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