Gegenstand dieser Arbeit ist die Analyse und Regelung des Bewegungsverhaltens von Kraftfahrzeugen, die mit aktiven Fahrwerkregelsystemen ausgestattet sind. Das wachsende Interesse an einer umfassenden funktionalen Integration verschiedener Lenk-, Antriebs-, Brems- und Fahrwerksysteme motiviert die Betrachtung der allgemeinsten Form von Eingriffsmöglichkeiten -nach Art einer Einzelradaktorik -, bei der alle vier Räder separat gelenkt, angetrieben und gebremst sowie vertikal verstellt werden können. Diese mannigfaltigen Stelleingriffe führen zu größtmöglichen Freiheiten bei der Aufteilung der Radkräfte und werden in einem gesamthaften Ansatz zur Regelung der Längs-, Quer- und Vertikaldynamik integriert. Auf dieser Grundlage wird ein Konzept einer Fahrdynamikregelung entwickelt, das die Stelleingriffe und Radkräfte unter der Maßgabe festlegt, die Kraftschlusspotentiale zwischen den vier Reifen und der Fahrbahn optimal auszunutzen und die Beanspruchung aller vier Reifen in jeder Fahrsituation zu minirnieren. Damit gelingt es, das Fahrzeug an die fahrdynamische, soll heißen die absolute fahrphysikalische Grenze zu führen und so das fahrdynamische Optimum darzustellen. Der Entwurf der integrierten Fahrdynamikregelung erfolgt auf Basis einer nichtlinearen Fahrzeugmodellierung, die das Bewegungsverhalten des Fahrzeugs bis in den Grenzbereich, wo die Reifen die Kraftschlussgrenze erreichen, gut und realistisch nachbildet. Die Stelleingriffe werden entsprechend der oben beschriebenen Strategie zur Minimierung der Reifenbeanspruchung durch das numerische Lösen einer konvexen Optimierungsaufgabe bestimmt. Auf diesem Weg findet sich überdies ein Maß, das für jede Fahrsituation den Abstand zur fahrdynamischen Grenze quantifiziert und zu deren exakter Identifikation dient. Die Funktionstüchtigkeit des Regelungskonzepts und dessen Potential zur Vergrößerung der Sicherheitsreserven werden in verschiedenen Fahrmanövern durch Rechnersimulationen mit Fahrzeugmodellen, darunter ein sehr detailliertes und realitätsnahes Gesamtfahrzeugmodell, das als virtuelIes Versuchsfahrzeug fungiert, untersucht und nachgewiesen.
In this thesis, the interest is directed towards die analysis of vehicle dynamics and their control by active chassis systems. Against the background of an increasing focus on functionally integrated chassis systems, such as steering, drive, brake and suspension systems, a single-wheel actuator configuration with the ability to steer, drive, brake and vertically adjust all four wheels separately is examined. This diversity of control inputs is united within an integrated vehicle dynamics control in order to govern the longitudinal, lateral and vertical vehicle motion by allocating the tyre forces with the least possible limitations. The strategy of allocating the control commands and tyre forces aims for taking optimal advantage of the adhesion potentials between the four tyres and the road thus minimizing the adhesion ratios of all four tyres in every driving situation. The benefit of this approach is the chance to push the vehicle reaction up to its absolute physical limit, i.e. the upper limit of vehicle dynamics, representing the optimum of vehicle dynamics. The design of the integrated vehicle dynamics control is based on an appropriate nonlinear vehicle model that is valid up to the driving and cornering limit. The control commands of the single-wheel actuators are determined by solving a convex optimisation problem in accordance with the above mentioned strategy of minimizing the adhesion ratios of the tyres. In that course, a measure is obtained as well quantifying the relation between the driving situation and the upper limit of vehicle dynamics and acting as an indicator for this upper limit. The performance and efficiency of the developed control strategy are demonstrated in different driving manoeuvres by means of computer simulations with a more detailed and realistic full vehicle model serving as a virtual experimental vehicle.
Integrierte Fahrdynamikregelung mit Einzelradaktorik: ein Konzept zur Darstellung des fahrdynamischen Optimums
2007
140 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Theses
German
Integrierte Fahrdynamikregelung mittels differenzierter Parametrierungen
Automotive engineering | 2011
|Integrierte Fahrdynamikregelung mittels differentieller Parametrierungen
British Library Conference Proceedings | 2011
|