TU Braunschweig

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Ganzelmeier, L.:
Nichtlineare H Regelung der Fahrzeuglängsdynamik.
Dissertation, Technische Universität Braunschweig, Institut für Verkehrssicherheit und Automatisierungstechnik, VDI Verlag Düsseldorf, 2005.

Kurzfassung:

Elektronische Systeme sind bereits heute maßgeblich verantwortlich für die Sicherheit und Leistungsfähigkeit moderner Kraftfahrzeuge. Insbesondere Assistenzsysteme, die den Fahrer während der der Fahrt unterstützten, tragen einen wesentlichen Anteil hierzu bei. Zukünftig werden dem Fahrer verstärkt derartige Systeme zur Seite gestellt, die ihn insbesondere in krititschen Situationen entlasten oder dogar in Notfällen die Fahrzeugführung übernehmen. Die Längsführung eines Fahrzeuges über den gesamten Geschwindigkeitsbereich stellt hierbei eine Kernfunktionalität zukünftiger Fahrerassistenzsysteme dar. Die stark variierenden Fahrzeugparameter sowie das hochgradig nichtlineare Verhalten der Fahrzeuglängsdynamik führen diesbezüglich zu großen Herausforderungen für jeden Reglerentwurf.

Der Arbeit ist eine allgemeingültige Definition des Begriffes Fahrerassistenz und eine Einordnung in das Gesamtsystem Individualverkehr vorangestellt. Da das übliche Vorgehen der linearen Reglersynthese mit einer vorangestellten Linearisierung des Modells immer auch mit einem Verlust der Modellgüte sowie mit einer nur lokalen Gültigkeit einhergeht, wird ein neuer nichtlinearer Ansatz zur Synthetisierung eines Fahrzeuglängsreglers verfolgt. Die resultierenden variierenden Fahrzeugparameter werden im Entwurf bereits als unstrukturierte Modellunsicherheiten betrachtet, während gleichzeitig die Nichtlinearitäten im Rahmen der Modellbildung berücksichtigt und anschließend in voller Güte im Reglerentwurf eingebracht werden. Es wird ein allgemeines nichtlineares Modell der Fahrzeuglängsdynamik erstellt. Zur Modellierung des nichtlinearen Verhaltens des Verbrennungsmotors wird auf eine komplexe Abbildung der Teilprozesse verzichtet und stattdessen das Gesamtverhalten in Form eines dreidimensionalen Flächenpolynoms approximiert.

Das angewandte Regelverfahren für nichtlineare Strecken basiert auf einem nichtlinearen H-Entwurf. Die Robustheit des resultierenden Längsdynamikreglers wird unter Berücksichtigung von variierenden Fahrzeugparametern sowohl durch simultative als auch praktische Versuchsergebnisse, bei denen lediglich ein Regler für die gesamte Fahrzeugdynamik eines Ganges eingesetzt wird, nachgewiesen. Es wird gezeigt, dass durch das angewandte nichtlineare, robuste Entwurfsverfahren die variable Fahrzeugdynamik sowie vorhandene Nichtlinearitäten bereits im Entwurf berücksichtig werden können und im Gegensatz zu herkömmlichen linearen Verfahren so ein erheblicher Gewinn an Performance zu erzielen ist.


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