Gegenstand dieser Arbeit ist der Entwurf eines Fahrerassistenzsystems zur automatisierten Längs- und Querführung eines Straßenfahrzeugs. Das Assistenzsystem soll den Fahrer bei der Fahrzeugführung auf Autobahnen sowie gut ausgebauten Landstraßen unterstützen und entlasten. Dem System können dabei unterschiedliche Architekturen zugrunde liegen. So können zwei parallel betriebene Regelungen die Fahrzeugführung in Längs- und Querrichtung unabhängig voneinander vornehmen. Bei einer kombinierten Längs- und Querführung werden Wechselwirkungen zwischen den vorher separaten Regelungssystemen explizit eingeführt. Für eine integrierte Längs- und Querführung besteht eine implizite Kopplung zwischen den beiden Bewegungsrichtungen. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf dem Entwurf von Regelungssystemen. Dabei werden zunächst zwei parallel betriebene Regelungen untersucht, die jeweils eine Soll-Beschleunigung in Längs- bzw. Querrichtung erzeugen. Anschließend wird eine integrierte Regelung zur Längs- und Querführung entworfen, die Soll-Beschleunigungen für beide Bewegungsrichtungen generiert. Als Regelungsprinzip beider Ansätze kommen sogenannte Sliding-Mode-Regler zum Einsatz. Dabei handelt es sich um strukturvariable Regler, deren Entwurf in einem Phasenraum des zu regelnden Systems erfolgt. Für die parallel betriebenen Regler ergeben sich zwei zweidimensionale Phasenräume, für den integrierten Ansatz ein vierdimensionaler Phasenraum. Durch Modifikationen werden die Sliding-Mode-Regler an die Aufgaben der Abstandsregelung, der Fahrstreifenmittenführung sowie der Durchführung eines Überholmanövers bei gleichzeitiger Längsbeschleunigung angepasst. Die Funktionsweise der Regelungen wird anhand zuvor hergeleiteter Modelle der Fahrzeugbewegung untersucht. Die Modellparameter wurden dabei experimentell ermittelt und in Fahrversuchen validiert. Abschließend werden Ergebnisse realer Fahrversuche präsentiert. Hierzu wird ein Fahrerassistenzsystem implementiert, das neben den zuvor entworfenen Regelungen eine geeignete Sensorik zur Erfassung des Fahrzeugumfelds, eine Aktorik zur Beeinflussung der Fahrzeugbewegung sowie ein Bedienkonzept zur Interaktion des Fahrers mit dem Assistenzsystem umfasst. Die untersuchten Szenarien beinhalten alltägliche und kritische Fahrsituationen, teilweise mit Störeingriffen durch den Fahrer. Es wird gezeigt, dass das entworfene Fahrerassistenzsystem für die Fahrzeugführung in den beschriebenen Verkehrssituationen geeignet ist und sich eine Parametrierung der Regler anschaulich gestaltet.
Integrierte Längs- und Querführung von Personenkraftwagen mittels Sliding-Mode-Regelung
AutoUni-Schriftenreihe ; 12 ; 1-139
2009
139 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Theses
German
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