Motion Cueing und Motion Control für einen selbstfahrenden Fahrsimulator

Ottensmeier, Meike

• Verlag: Cuvillier Verlag
• Jahr: 2023
• eBook-ISBN:
  9783736969391
• ISBN drucken:
  9783736979390
• Auflage: 1

Als High-Level Fahrsimulator bringt der selbstfahrende Simulator ein neues radbasiertes Bewegungssystem mit sich, welches eine freie und nahezu omnidirektionale Bewegung des Systems auf einer theoretisch unbegrenzten Fahrfläche ermöglicht. Hinsichtlich einer hoch-immersiven Simulation resultieren die wesentlichen Herausforderungen für Motion Cueing und Motion Control aus der nichtholonomen Bindung und dem transienten Einlaufverhalten der Reifen. Innerhalb des Motion Cueing zur Planung der Bewegungen werden diese Aspekte durch eine Washout-Regelung, eine Rotation und eine potentialfeldbasierte Singularitäten-Vermeidung aufgegriffen. Die Motion Control als Fahrdynamikregelung der Bewegungsplattform entspricht einer Zwei-Freiheitsgrade-Regelung. Diese besteht unter anderem aus einer Vorsteuerung, einer Control Allocation zur optimalen Kraftverteilung, einer Einzelradregelung auf Basis der exakten Eingangs-Ausgangs-Linearisierung mit erweitertem HSRI-Reifenmodell und einer Kompensationsregelung zum Ausgleich der resultierenden Beschleunigungsdifferenzen. Hinsichtlich der Fahrerwahrnehmung kann mit dieser Ansteuerung bereits eine ausreichende Genauigkeit der Beschleunigungsgenerierung erzielt werden, in Einzelfällen ist jedoch noch das resultierende Systemverhalten in die Ansteuerung mit einzubeziehen.

Inhaltsverzeichnis

• Kapitel 1.Einleitung
• 1.1. Motivation und Zielsetzung der Arbeit
• 1.2. Strukturierung der Arbeit
• Kapitel 2.Stand der Technik
• 2.1. Fahrsimulatoren
• 2.2. Integrierte Fahrdynamikregelung
• 2.3. Radbasierte, mobile Roboter
• 2.4. Identifizierung der Forschungslücken und Forschungsfragen
• Kapitel 3.Thematische und methodischeGrundlagen
• 3.1. Grundlagen der menschlichen Wahrnehmung
• 3.2. Modellierung der Vestibularorgane
• 3.3. Grundlagen des Motion Cueing
• 3.4. Motion Cueing Algorithmen
• 3.5. Zusammenfassung
• Kapitel 4.Anforderungsanalyse undRestriktionen
• 4.1. Allgemeine Anforderungen aus der Fahrsimulation
• 4.2. Systemspezifikationen und Betriebsbedingungen
• 4.3. Gesamtstruktur der Ansteuerung
• 4.4. Zusammenfassung
• Kapitel 5.Modellbildung von Gesamt- undTeilsystemen
• 5.1. Kinematik des Simulators
• 5.2. Modellierung des Reifens
• 5.3. Bewegungsplattform als nichtlineares Zweispurmodell
• 5.4. Verifizierung der Modellierungen
• 5.5. Zusammenfassung
• Kapitel 6.Entwicklung des Motion CueingAlgorithmus
• 6.1. Gesamtstruktur des Motion Cueing Algorithmus
• 6.2. Vorverarbeitung
• 6.3. MCA-Anteil des Hexapods
• 6.4. MCA-Anteil des Giergelenks
• 6.5. MCA-Anteil der Bewegungsplattform
• 6.6. Zusammenfassung
• Kapitel 7.Entwicklung der Motion Control
• 7.1. Motion Control des Hexapod-Giersystems
• 7.2. Motion Control der Bewegungsplattform - Gesamtstruktur
• 7.3. Generierung der Bezugsgrößen
• 7.4. Control Allocation
• 7.5. Einzelradregelung
• 7.6. Kompensationsregelung
• 7.7. Zusammenfassung
• Kapitel 8.Parametrierung und Validierung derAnsteuerung
• 8.1. Voruntersuchung und Parametrierung des Motion CueingAlgorithmus
• 8.2. Voruntersuchung und Parametrierung der Motion Control
• 8.3. Untersuchung der Gesamtansteuerung am MKS-Modell
• 8.4. Diskussion der Forschungsfragen
• Kapitel 9.Zusammenfassung und Ausblick
• 9.1. Zusammenfassung
• 9.2. Empfehlungen für weiterführende Arbeiten
• Literatur
• Betreute studentische Arbeiten
• Abbildungsverzeichnis
• Tabellenverzeichnis
• Anhang