Um die Fahrstabilität eines Kraftfahrzeugs zu bewerten, kommt der exakten Bestimmung des Schwimmwinkels eine große Bedeutung zu. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Anwendung eines komplexen Reifenmodells, um die Fahrdynamik exakter abbilden zu können. Das in der Fahrdynamik verbreitete Reifenmodell nach Pacejka, die so genannte Magic Formula, bildet die nichtlinearen Reifeneigenschaften sehr gut nach, ist allerdings nicht differenzierbar und findet daher in bisherigen Arbeiten keine Anwendung. Der Aufbau eines Fahrzustandsschätzers, der auf einem UKF basiert, lässt die Einbindung eines solchen Reifenmodells zu. Für den Entwurf eines Zustandsschätzers ist es zunächst notwendig, ein Modell des zu betrachtenden Systems aufzustellen. Ziel der modellgestützten Zustandsschätzung ist die Ermittlung von Größen, die nicht direkt messtechnisch erfassbar sind, die aber anhand von Modellzusammenhängen ermittelt werden können. Hierbei wird über ein Modell des Systems der Zustand geschätzt, wobei die Kenntnis der Eingangsgrößen und der messbaren Ausgangsgrößen vorausgesetzt wird. Zur Abstimmung dieses Schätzers sowie zur Bewertung der damit erzielten Schätzergebnisse wird der Schätzer in eine Fahrdynamik- Simulationsumgebung eingebunden. Die Simulationsumgebung besteht im Kern aus einem komplexen validierten Fahrdynamikmodell mit fünf Massen und zehn Freiheitsgraden, welches sowohl die Starrkinematik als auch die Elastokinematik berücksichtigt. Somit wird die Dynamik des modellierten Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit wiedergegeben. Deutliche Vorteile des nichtlinearen Schätzers zeigen sich in hochdynamischen Manövern mit großen Lenkwinkeleingaben und hohen Schwimmwinkelwerten. Das lineare Kalman-Filter hingegen kann in diesem Manöver das Fahrverhalten nur unzureichend nachbilden. Entsprechend zeigen sich in den Schätzwerten deutliche Abweichungen sowohl in der Amplitude als auch in der Phase. Ähnlich stellt sich die Situation bei dem Anpendelmanöver mit einer Fahrgeschwindigkeit von 80 km/h dar. Trotz der insbesondere im Vergleich mit dem linearen Kalman-Filter sehr guten Schätzergebnisse zeigen sich in allen betrachteten Situationen noch mehr oder weniger große Differenzen zwischen der Schätzung auf Basis des UKF und den simulierten Referenzwerten. Diese Abweichungen sind nur zu einem geringen Teil auf die Qualität der Eingangssignale zurückzuführen. Die primären Gründe sind einerseits in der immer noch stark vereinfachten Modellierung des Fahrzeugs und einer noch zu optimierenden Parametrierung des Zweispurmodells zu suchen, andererseits lassen sich verschiedene Effekte auf das instationäre Reifenverhalten zurückführen.
Fahrzustandsschätzung auf Basis eines nichtlinearen Zweispurmodells
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 109 , 7/8 ; 682-687
2007
6 Seiten, 7 Bilder, 18 Quellen
Article (Journal)
German
Fahrzustandsschaetzung auf Basis eines nichtlinearen Zweispurmodells
Automotive engineering | 2007
|FORSCHUNG - Regeln und Steuern: Fahrzustandsschätzung auf Basis eines nichtlinearen Zweispurmodells
Online Contents | 2007
|Zur optimalen Regelung eines speziellen nichtlinearen Systems
Tema Archive | 1977
|European Patent Office | 2017
|