Störgrößenkompensation und Trajektorienfolgeregelung eines vollautomatisierten, einspurigen Fahrdynamikerprobers

Hans, Stefan

• Verlag: Cuvillier Verlag
• Jahr: 2022
• eBook-ISBN:
  9783736966437
• ISBN drucken:
  9783736976436
• Auflage: 1

Um die Zahl der Verkehrsunfälle und besonders auch die der Verkehrstoten zu reduzieren, wird der Fahrer eines modernen Personenkraftwagens von einer Vielzahl an Fahrerassistenzsystemenbei seiner Fahraufgabe unterstützt. Diese können je nach Funktionentweder mit dem Fahrer interagieren oder direkt auf die Fahrdynamik einwirken.Aufgrund der fehlenden Fahrgastzelle bietet ein Motorrad konzeptbedingt einen geringeren passiven Schutz, weshalb das Potential aktiver Sicherheitssysteme besonders hoch ist. Aktuell sind in Serie nur reaktive Assistenzsysteme verfügbar, die einen Bewegungszustand entweder beibehalten oder auf die Fahrereingaben abschwächend reagieren können, wenn diese sonst zu einem blockierenden oder durchdrehenden Rad führen würden. Aktiv oder automatisiert eingreifende Unterstützungssysteme tragen heutzutage noch nicht zur Motorradsicherheit bei.In dieser Arbeit wird ein Regelungskonzept für ein automatisiertes Motorrad vorgestellt, welches auf der hierarchischen Signalverarbeitung des Menschen basiert. Besonderer Fokus liegt dabei auf den zur Erhöhung der Motorradsicherheit wichtigen Ebenen der Stabilisierung und Bahnführung. Durch zeitvariante Linearisierung der nichtlinearen Systemdynamik wird ein modellprädiktiver Regler entworfen, welcher zuvor vorgegebene Trajektorien abfahren und wie ein Mensch Kurven schneiden oder ausweichen kann.

Inhaltsverzeichnis

• Zusammenfassung
• Abstract
• Abbildungsverzeichnis
• Tabellenverzeichnis
• Abkürzungen und Formelzeichen
• 1. Einleitung
• 1.1. Motivation
• 1.2. Zielsetzung und Aufbau der Arbeit
• 1.3. Historie der Fahrdynamikmodellierung von Einspurfahrzeugen
• 2. Grundlagen
• 2.1. Koordinatensysteme
• 2.2. Linearisierung um eine Trajektorie
• 2.3. Diskretisierung linearer Systeme
• 2.4. Modellprädiktive Regelung (MPC)
• 2.5. Stabilität
• 3. Modellierung
• 3.1. Modellparameter
• 3.2. Kinematisches Einspurmodell ohne Rolldynamik
• 3.3. Dynamisches Fahrdynamikmodell mit Rolldynamik
• 4. Regelung
• 4.1. Aufteilung der Regelungsaufgabe
• 4.2. Low-Level-Regelung
• 4.3. Medium-Level-Regelung
• 5. Versuchsträger
• 5.1. Zieldefinition
• 5.2. Sensorik
• 5.3. Aktorik
• 5.4. Absicherung und Notauskonzept
• 6. Umsetzung in der Realität
• 6.1. Verwendete Rapid-Prototyping Steuergeräte
• 6.2. Verwendete Software
• 6.3. Implementierung
• 6.4. Echtzeitfähigkeit
• 6.5. Korrektur der Reifenbreite
• 6.6. Notausmanöver
• 7. Evaluation
• 7.1. Simulation
• 7.2. Realversuch
• 8. Zusammenfassung und Ausblick
• 8.1. Zusammenfassung
• 8.2. Ausblick
• A. Herleitungen
• A.1. Herleitung der dynamischenBewegungsgleichungen
• A.2. Herleitung der allgemeinen quadratische Form desKostenfunktionals
• B. Parameter und Simulationswerte
• B.1. Motorkennfeld
• B.2. Bremskennfeld
• C. Datenblätter
• Literaturverzeichnis