In diesem Beitrag wurde die Modellbildung sowie der Entwurf und die Inbetriebnahme einer beobachterbasierenden Zustandsregelung für eine elektromechanische Servolenkung beschrieben. Durch die Vorgabe eines Sollhandmoments als Führungsgröße kann dem Fahrer am Lenkrad jedes gewünschte Lenkgefühl vermittelt werden, ohne die Eigenschaften der Regelung zu beeinflussen. Dies ermöglicht die Realisierung sehr steiler Unterstützungskennlinien, wodurch sich das Lenkgefühl einer hydraulischen Lenkung nachbilden lässt. Die Regelung bleibt dabei unverändert robust. Der Entwurf der Regelung erfolgte als LQG-Regelung mit Störgrößenbeobachtung und -aufschaltung. Dabei wurde als primäres Entwurfsziel die Minimierung des Regelfehlers für das Lenkgefühl verfolgt. Die für die Lenkungsregelung erforderliche hohe Robustheit gegenüber Parameteränderungen in der Regelstrecke wurde beim Beobachterentwurf mit Hilfe der Methode des Loop Transfer Recovery (LTR) erreicht. Die Rückführung der Zustandsgrößen der Regelstrecke sowie die Kompensation der Wirkung der am System angreifenden Störgrößen haben ein sehr gutes Führungs- und Störverhalten zur Folge. Durch die aktive Dämpfung elastischer Schwingungen in der Regelstrecke weist die Regelung eine hohe Bandbreite auf. Damit stellt sich die Regelgröße auch bei schnellen Lenkvorgängen schnell und genau auf die vorgegebene Führungsgröße ein. Die guten Eigenschaften der entworfenen Regelung wurden sowohl durch Simulation als auch durch Messungen am realen Fahrzeug nachgewiesen. Durch eine geeignete Vorgabe der Führungsgröße vermittelt die Lenkung ein harmonisches Mittengefühl und einen guten Kontakt zur Fahrbahn. Die Regelung erfüllt damit die Anforderungen an ein modernes Lenksystem bezüglich Komfort und Sicherheit. Durch eine geeignete Parametrierung der Steuerung zur Erzeugung der Führungsgröße können Lenkeigenschaften von einer agilen Sportlenkung bis zu einer weichen Komfortlenkung realisiert werden. Dies reduziert für unterschiedliche Fahrzeugmodelle die Variantenvielfalt von Lenkungskomponenten.
Optimale Regelung einer elektromechanischen Servolenkung
Optimum control of an electromechanical power steering
2003
20 Seiten, 17 Bilder, 8 Quellen
Conference paper
German
Bandbreite (Frequenz) , Beobachter (Regelungstheorie) , elastische Schwingung , elektromechanischer Wandler , Fahrzeuglenkung , Modellsimulation , Optimalwertregelung , Regelungsentwurf , Regelungsmodell , Regelungssimulation , Servolenkung , Simulationsmodell , Simulationsmodellbildung , Störgrößenaufschaltung
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