Die Möglichkeiten für die Integration einer vortastenden Regelung in das mathematische Modell eines halbaktiven Fahrzeugfederungssystems werden analytisch untersucht. Es wird ein sogenanntes ein Viertel-Fahrzeugmodell angewandt. Die Leistungsfähigkeit eines halbaktiven Federungssystems wird mit anderen Systemen (passive Federungen bzw. aktive Systeme mit und ohne Vortastung) verglichen. Unter Berücksichtigung der Parameter des Modells (Fahrzeugkörpermasse, Radmasse, Reifensteifigkeit) werden die Bewegungsgleichungen aufgestellt. Als Optimierungszielfunktion wird die Minimierung der Beschleunigung des Fahrzeugkörpers sowie die Minimierung der Wechsellast des Reifens gewählt. Dabei muß die Durchfederung innerhalb der zulässigen Grenzen bleiben. Die vortastende Regelung kann in zwei Ausführungen realisiert werden. Die erste Lösung funktioniert auf der Radstandbasis, wobei davon ausgegangen wird, daß die Störgrößen am Hinterrad die zeitlich verschobenen Werte vom Vorderrad sind. In der vorliegenden Arbeit wird die zweite Lösung als eine reine vortastende Regelung (look-ahead preview control) mit einem noch vor dem Vorderrad plazierten Aufnehmer betrachtet. Es wird dargelegt, daß mit Hilfe einer rechtzeitig gelieferten Information hinsichtlich des Straßenverlaufes das dynamische Verhalten eines halbaktiven Federungssystems signifikant verbessert werden kann. Bei einem fest eingestellten Effektivwert der Durchfederung von 2 cm können bei der Beschleunigung des Fahrzeugkörpers Verbesserungen von 16 % und bei den Wechsellasten der Reifen von 8 % erreicht werden. Auf Grund des spezifischen Zeitverhaltens des Systems sowie der Abmessungen eines typischen Personenkraftwagens können wirksame Verbesserungen nur bei geringeren Fahrgeschwindigkeiten erzielt werden. Eines der wichtigsten Ergebnisse ist die Feststellung, daß die vortastende Regelung einer halbaktiven Federung annähernd die gleiche Regelgüte wie eine Aktivfederung aufweist. Es wird festgestellt, daß die Optimierung der aktiven Federungssysteme mit einem um ca. 15 % erhöhten Energiebedarf verbunden ist. Bei einer Fahrgeschwindigkeit von 20 m/s bedeutet dies eine praktische Bedarfssteigerung von 2,8 auf 3,2 kW.
Preview control for a semi-active suspension system
Vortastende Regelung für ein halbaktives Federungssystem
International Journal of Vehicle Design ; 17 , 4 ; 384-397
1996
14 Seiten, 10 Bilder, 1 Tabelle, 16 Quellen
Article (Journal)
English
Fahrzeugfederung , Fahrzeugfahrwerk , Fahrzeugdämpfung , Fahrzeugdynamik , Fahrgeschwindigkeit , mathematisches Modell , Bewegungsgleichung , Steuerungs- und Regelungssystem , Näherungsverfahren , Karosserie , Autoreifen , Steifigkeit , Stoßdämpfer , Kennlinie , Beschleunigen , Wechsellast (mechanisch) , Regelkreis , Störgröße , Rückkopplung , Differenzialgleichung , Energiebedarf , Personenkraftwagen , Systemoptimierung , Federkraft , Radstand
Preview type electrorheological semi-active suspension control system
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