Mobile Arbeitsmaschinen sind oftmals neben dem Dieselmotor mit Hydraulikkomponenten ausgestattet. Hierbei ist der Motor direkt mit einer Hydraulikeinheit verbunden. IAV hat für diese Kombination einen Optimierungsansatz entwickelt, bei dem mithilfe einer Störgrößenaufschaltung die Hydraulik und der Verbrennungsmotor so geregelt werden, dass die Maschinenperformance maximiert wird. Dieser Ansatz wird mit einer modellbasierten Entwicklungsmethodik inklusive energetischer Gesamtsystemsimulation, echtzeitfähiger Software-in-the-Loop-Umgebung und eines automatischen Kalibrierungstools umgesetzt. Die Entwicklung, Vorkalibrierung und Erprobung des beschriebenen regelungstechnischen Ansatzes zur Verbesserung des Transientenverhaltens wird in dieser Untersuchung modellbasiert durchgeführt. Basis dafür ist die bei IAV eingesetzte Modellbibliothek Velodyn4ComApps zur Gesamtsystemsimulation von Nutzfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen. Velodyn4ComApps basiert auf Matlab/Simulink und ist modular aufgebaut, sodass einzelne Komponenten entweder durch unterschiedlich detaillierte Modelle aus der Bibliothek oder aber auch durch externe, kommerzielle Simulationstools beschrieben werden können. Im Beitrag werden exemplarisch Simulationsergebnisse der virtuellen Umgebung vorgestellt und das Potenzial der Drehzahlregelung mit Störgrößenaufschaltung aufgezeigt. Die verwendeten Entwicklungstools erwiesen sich als äußerst geeignet, um die generellen Zusammenhänge abzubilden. Für die Umsetzung des Regelungsansatzes in der realen Maschine müssen zusätzliche Parameter erarbeitet werden, die das Verhalten unter Extrembedingungen abbilden können. Insbesondere das veränderte Systemverhalten bei Hitze, Kälte und großer geografischer Höhe muss Berücksichtigung in den Störgrößenübertragungsfunktionen finden. Eine Übertragung der Regelalgorithmen auf andersgeartete Antriebsstränge mit mechanischer oder elektrischer Leistungsübertragung ist denkbar. Hierfür müssen analog zu dem hier gezeigten Beispiel mit hydraulischer Leistungsübertragung die Systeme identifiziert und die Systemantwort numerisch abgebildet werden. Als Erweiterung des gezeigten Regelungsansatzes ist die Kombination mit einer prädiktiv arbeitenden Betriebsstrategie möglich. Insbesondere bei stark zyklischen Arbeiten kann über einen Ansatz zur Mustererkennung die nachfolgende Arbeitsbewegung mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit prädiziert werden. Der hier gezeigte Regelungsansatz wäre in diesem Fall schon vor dem physischen Fahrerwunsch (Hebel- oder Pedalbetätigung) in der Lage, entsprechende Anpassungen durchzuführen. Auch hier bietet es sich an, die modell- basierte Bedatungsmethodik für eine effiziente Vorkalibrierung der Parameter einzusetzen.
Gesamtheitliche Optimierung des Transientverhaltens mobiler Arbeitsmaschinen
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; Sonderausgabe: offhighway ; 54-62
2014
9 Seiten, 6 Bilder, 3 Quellen
Article (Journal)
German
Gesamtheitliche Optimierung des Transientverhaltens mobiler Arbeitsmaschinen
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