Ziel dieser Arbeit war es zum einen, den Gasfederdämpfer (GFD) hinsichtlich seiner grundsätzlichen Unterschiede gegenüber konventionellen Feder-Dämpfer-Systemen zu untersuchen. Zum anderen sollte eine systematische Auslegungsmethodik sowie ein Regelungskonzept entwickelt und für eine seriennahe Anwendung umgesetzt werden, um abschließend das Komfortpotenzial eines geregelten Gasfederdämpfers gegenüber einem hydraulischen Verstelldämpfersystem im Prüfstandsversuch zu ermitteln. Für die Untersuchung der Systemeigenschaften wurde auf Basis thermodynamischer und fluidmechanischer Grundgleichungen ein physikalisches Modell des Gasfederdämpfers gebildet. Durch Linearisierung konnte daraus ein mechanisches Ersatzmodell abgeleitet werden, das die Struktur und die Einflussgrößen des Systems in übersichtlicher Weise widerspiegelt. Dieses Modell wurde anschließend um nichtlineare Kennfelder erweitert. Sowohl das physikalische Modell als auch das erweiterte Ersatzmodell zeigten eine sehr gute Übereinstimmung mit Prüfstandsvermessungen eines Prototypen, und waren somit gleichermaßen geeignet, das GFD-Verhalten abzubilden. Im Rahmen der Reglerentwicklung sollte untersucht werden, ob der verbreitete Skyhookansatz den optimalen Komfortregler für den Gasfederdämpfer darstellt oder ob sich durch eine Änderung der Reglerstruktur bessere Ergebnisse erzielen lassen. Der Reglerentwurf wurde mit Hilfe von linear-quadratischen Verfahren durchgeführt, weshalb zunächst ein entsprechendes lineares Zustandsraummodell erstellt wurde. Da im Rahmen dieser Arbeit ausschließlich vertikaldynamische Systemeigenschaften untersucht werden sollten, diente ein Viertelfahrzeugmodell mit zwei freiheitsgraden als Basis. Dieses wurde um ein Fahrbahn- sowie ein Aktuatormodell erweitert, das die trägere Schalt dynamik des GFD berücksichtigte. Die dem Regler zur Verfügung gestellten Rückführgrößen wurden im Rahmen dieser Arbeit bewusst eingeschränkt: So wurde eine Sensierung oder Beobachtung der Zustandsgröße der Fahrbahn als nicht praktikabel eingestuft und auf eine Rückführung des Signals verzichtet. Die daraus resultierende Unvollständigkeit des Rückführvektors verhinderte eine analytische Bestimmung des optimalen Reglers. Daher musste auf numerische Optimierungsverfahren zurückgegriffen werden. Hierfür wurde ein genetischer Algorithmus gewählt, der eine gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse gewährleistete. Das wesentliche Merkmal der resultierenden Reglerstruktur ist gegenüber dem Skyhookansatz die zusätzliche Rückführung des Aufbau- und des Radweges, die eine teilweise Kompensation der Tragfederkräfte ermöglicht.


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    Title :

    Konzept, Auslegung und Regelung eines semiaktiven Gasfederdämpfers


    Contributors:


    Publication date :

    2008


    Size :

    120 Seiten, Bilder, Tabellen, 59 Quellen




    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German






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