Modellbildung und modellgestützte Regelung der Fahrzeuglängsdynamik:
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Düsseldorf
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| adam_text | Titel: Modellbildung und modellgestützte Regelung der Fahrzeuglängsdynamik
Autor: Germann, Stefan
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Stefan Germann, Lorsch Modellbildung und modell- gestützte Regelung der Fahrzeuglängsdynamik Reihe 12 . Verkehrstechnik/ Fahrzeugtechnik Nr. 309
Inhaltsverzeichnis V Modellbildung und modellgestützte Regelung der Fahrzeuglängsdynamik Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Stand der Technik und Einbindung in andere Projekte 4 2.1 Das PROMETHEUS-Projekt 4 2.2 Das PATH-Projekt 6 2.3 Weitere Arbeiten auf dem Gebiet der autonomen Längsführung 8 3 Modell der Fahrzeuglängsdynamik 10 3.1 Drosselklappe 13 3.2 Saugrohr 15 3.3 Verbrennungsmotor 19 3.4 Wandler 21 3.5 Getriebe 25 3.6 Antriebswelle 26 3.7 Differential 28 3.8 Bremsanlage 30 3.8.1 Konventionelle Bremsanlage 30 3.8.2 Elektrohydraulisches Bremssystem 32 3.9 Rad / Reifen 34 3.10 Fahrzeuglongitudinalbewegung 37 3.11 Fahrzeugvertikalbewegung infolge Longitudinalkraft 39 3.12 Modell der Sensorik 43 3.13 Zusammenfassung der Modellierung 44 4 Parametrisierung der Modelle 47 4.1 Grundlagen der Parameterschätzung 47 4.2 Parameterschätzung nach der Methode der kleinsten 47 Fehlerquadrate 4.3 Parameterschätzung nach der rekursiven Methode der kleinsten 48 Fehlerquadrate 48 4.4 Parameterschätzung nach dem Ausgangsfehlerverfahren 49 4.5 Auswahl geeigneter Testzyklen 52
VI Modellgestützte Regelung der Fahrzeuglängsdynamik 4.6 Anwendungsbeispiele 55 4.6.1 System Rad / Reifen 55 4.6.2 Beobachtung des momentanen Belages zwischen Reifen und Fahrbahn 56 4.6.3 Bestimmung der Schwerpunktlage eines Kraftfahrzeuges 57 4.7 Zusammenfassung der Parametrisierung 59 5 Modellvereinfachungen zur Längsdynamikregelung 61 5.1 Vereinfachung des Modells zur Antriebsstrangdynamik bei geschlossener Wandlerkupplung ’ 62 5.2 Vereinfachung des Modells zur Antriebsstrangdynamik bei geöffneter Wandlerkupplung 5.3 Vereinfachung des Modells zur Fahrzeugdynamik 67 5.4 Validierung des vereinfachten Modells 71 5.5 Parametrisierung des vereinfachten Modells 73 5.6 Ermittlung der Fahrbahnsteigung 75 5.7 Zusammenfassung der Modellvereinfachung 76 6 Regelung der Fahrzeuglängsbewegung 78 6.1 Überblick bekannter Regelstrategien zur Längsdynamikregelung 78 6.2 Anforderungen an die Regelung 79 6.3 Beschleunigungsregler 82 6.3.1 Nichtlinearer PI-Regler 82 6.3.2 Wahl des Vorfilters 86 6.3.3 Bestimmung der Reglerparameter mittels nichtlinearer Optimierung 87 6.4 Eigenschaften des Beschleunigungsreglers 88 6.4.1 Verhalten des Reglers bei Störungen 88 6.4.2 Stabilität und Robustheit des Beschleunigungsreglers 89 6.4.3 Adaption an unterschiedliche Beladungszustände 92 6.4.4 Stellgrößenbeschränkung 94 6.4.5 Übersteuerung durch den Fahrer 94 6.4.6 Weiteres Verbesserungspotential der Regelung 96 6.4.7 Beschleunigungsregelung ohne Bremseneingriff 97 6.4.8 Zusammenfassung zur Beschleunigungsregelung 98 6.5 Methoden zur Gangsteuerung und Gangerkennung 100 6.5.1 Adaptiver Gangbeobachter 100 6.5.2 Gangvorgabe über den Regler 102 6.5.3 Zusammenfassung zur Getriebesteuerung 104 6.6 Geschwindigkeitsregler 105 6.6.1 Konventioneller Geschwindigkeitsregler 105 6.6.2 Einführung in die Regelung mit Fuzzy-Logik 108 6.6.3 Fuzzy-Logik Geschwindigkeitsregler 112 6.6.4 Einführung in die Regelung mit neuronalen Netzen 115
Inhaltsverzeichnis VII 6.6.5 Neuronaler Geschwindigkeitsregler 119 6.6.6 Stabilität des Geschwindigkeitreglers 121 6.6.7 Wahl der freien Zeitkonstante des Beschleunigungsreglers 123 6.6.8 Zusammenfassung zur Geschwindigkeitsregelung 123 6.7 Abstandsregler 124 6.7.1 Vorüberlegungen zur Abstandsregelung 125 6.7.2 Linearer Abstandsregler 128 6.7.3 Betrachtung der Kolonnenstabilität 131 6.7.4 Fuzzy-Logik Abstandsregelung 136 6.7.5 Neuronaler Abtandsregler 142 6.7.6 Experimentelle Ergebnisse und Zusammenfassung 145 6.8 Zusammenführung von Abstands- und Geschwindigkeitsregler 146 6.9 Zusammenfassung 149 7 Realisierung der Regelung im Fahrzeug 150 7.1 Übertragung der Ergebnisse für eine zeitdiskrete Regelung 150 7.2 Sollwertvorgabe 152 7.3 Display 153 7.4 Meßwerterfassung und Sollwertvorgabe über CAN-BUS 154 7.5 Folgerung für die Auslegung der Komponenten 156 7.6 Zusammenfassung der Realisierung 159 8 Zusammenfassung 160 Anhang 162 A Beschreibung der Versuchsfahrzeuge 162 A1 Versuchsfahrzeug I: Opel Omega Caravan 162 A2 Versuchsfahrzeug II: Opel Vectra 174 B Stabilitätsbeweis des Kennfeldreglers 168 Literaturverzeichnis 169
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