Störgrößenkompensation und Trajektorienfolgeregelung eines vollautomatisierten, einspurigen Fahrdynamikerprobers

Störgrößenkompensation und Trajektorienfolgeregelung eines vollautomatisierten, einspurigen Fahrdynamikerprobers von Hanß,  Stefan
Um die Zahl der Verkehrsunfälle und besonders auch die der Verkehrstoten zu reduzieren, wird der Fahrer eines modernen Personenkraftwagens von einer Vielzahl an Fahrerassistenzsystemen bei seiner Fahraufgabe unterstützt. Diese können je nach Funktion entweder 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. Ein aktuelles Serienmotorrad wird um Sensoren zur Erfassung des aktuellen Fahrzustands und Aktoren zur Beeinflussung der vom Menschen verwendeten Stellgrößen auf das Fahrzeug erweitert. Motor, Bremse, Lenkung, Schaltung, Kupplung und Seitenstütze werden so automatisiert, dass sie sowohl durch den Fahrer als auch elektronisch angesteuert werden können. Auf Gyroskope oder Änderungen an der Fahrgeometrie wird explizit verzichtet, sodass die gewonnenen Erkenntnisse auf beliebige Serienmotorräder übertragen werden können. Abschließend werden die Regler simulativ mit verschiedenen Parametrierungen getestet und deren Auswirkungen auf die sich ergebende Ortstrajektorie verglichen. Die betrachteten Situationen umfassen sowohl das Abfahren einer zuvor vorgegebenen Strecke ohne andere Objekte als auch die exemplarische Anwendung des Regelungskonzeptes auf die Kollisionsvermeidung eines liegengebliebenen Fahrzeugs auf der Referenztrajektorie. In einer realen Testfahrt werden die Simulationsergebnisse validiert und der Beweis erbracht, dass das gewählte Konzept bei niederdynamischer Fahrt in der Lage ist, selbst die komplette Fahraufgabe zu übernehmen, sodass im Ausblick die Anwendung des Ansatzes für überwachende, warnende oder sogar intervenierende Assistenzsystemen motiviert wird.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Autonomes Fahren

Autonomes Fahren von Hermann,  Martin, Knauff,  Matthias
Der Verkehrssektor steht vor bedeutsamen Umbrüchen. Die Digitalisierung ermöglicht nicht nur neue Geschäftsmodelle, sondern hat auch das Potenzial, den Menschen als Akteur überflüssig zu machen und damit die Verkehrsdurchführung selbst grundlegend umzugestalten. Neue technische Möglichkeiten gehen aber auch mit neuen Herausforderungen einher. Der Band erörtert ethische, politische und rechtliche Aspekte des autonomen Fahrens sowie dessen Bedeutung für den ÖPNV. Den Beiträgen liegen Vorträge auf einer Tagung zugrunde, die im April 2021 an der Friedrich-Schiller-Universität Jena durchgeführt wurde. Mit Beiträgen von Prof. Dr. Michael Brenner, Prof. Dr. Martin Hermann, Prof. Dr. Matthias Knauff, Prof. Dr. mult. Nikolaus Knoepffler, Andreas Krüger, Emanuele Leonetti, Prof. Dr. Paul Schrader und Arne Zielonka.
Aktualisiert: 2023-02-14
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Autonomes Fahren

Autonomes Fahren von Hermann,  Martin, Knauff,  Matthias
Der Verkehrssektor steht vor bedeutsamen Umbrüchen. Die Digitalisierung ermöglicht nicht nur neue Geschäftsmodelle, sondern hat auch das Potenzial, den Menschen als Akteur überflüssig zu machen und damit die Verkehrsdurchführung selbst grundlegend umzugestalten. Neue technische Möglichkeiten gehen aber auch mit neuen Herausforderungen einher. Der Band erörtert ethische, politische und rechtliche Aspekte des autonomen Fahrens sowie dessen Bedeutung für den ÖPNV. Den Beiträgen liegen Vorträge auf einer Tagung zugrunde, die im April 2021 an der Friedrich-Schiller-Universität Jena durchgeführt wurde. Mit Beiträgen von Prof. Dr. Michael Brenner, Prof. Dr. Martin Hermann, Prof. Dr. Matthias Knauff, Prof. Dr. mult. Nikolaus Knoepffler, Andreas Krüger, Emanuele Leonetti, Prof. Dr. Paul Schrader und Arne Zielonka.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Objektivierung von Abstandsregelstrategien

Objektivierung von Abstandsregelstrategien von Pawellek,  Torben
Verbunden mit der Vision fahrerloser Mobilität steht das autonome Fahren im Fokus des gesellschaftlichen, wirtschaftlichen sowie medialen Interesses. Während hoch- sowie vollautomatisierte Fahrfunktionen in Forschungsprojekten einen vermehrt hohen Stellenwert einnehmen, findet im Serieneinsatz unlängst die nachhaltige Marktdurchdringung rein unterstützender bis teilautomatisierter Systeme statt. Gesteigerte Nutzungsmöglichkeiten im alltäglichen Verkehrsgeschehen führen zu einer gesteigerten Kundenerwartung an die Wirkungsweise des Systems, dessen Optimierungspotenziale bislang nicht vollends erschlossen sind. In Anbetracht wachsender Bedarfe an ein individuell angepasstes Regelverhalten werden die Kenntnis sowie der Einsatz geeigneter Zielkriterien zur Funktionsgestaltung zukünftig verstärkt an Bedeutung gewinnen. Aus diesem Beweggrund leitet sich die Motivation zur Objektivierung von Abstandsregelstrategien ab. Damit wird in erster Linie Bezug zu Systemen der adaptiven Geschwindigkeits- und Abstandsregelung (ACC: Adaptive Cruise Control) genommen. Den Kern der Methodik bildet die Identifikation des Kundenwunsches an eine optimale Systemperformance. Hierfür wird ein zweistufiger Verfahrensablauf entwickelt, in dem die initiale Eingriffsreaktion sowie die übergreifende Eingriffscharakteristik für einen normal- und sportlich ausgelegten Fahrmodus durch Probandenstudien untersucht werden. Auf Grundlage der erzeugten Datenbasen aus Subjektivnoten und Kennparametern folgen Korrelations- und Regressionsanalysen, anhand derer objektive Notenmodelle zu den Rubriken Komfort und Dynamik hergeleitet und in Form quantifizierbarer Objektivnoten ermittelt werden. Diese können schließlich als Zielkriterien in den Entwicklungsprozess überführt werden.
Aktualisiert: 2020-01-17
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Automatisierte Funktionsoptimierung von Adaptive Cruise Control

Automatisierte Funktionsoptimierung von Adaptive Cruise Control von Liesner,  Louisa
Steigende Einbauraten von Adaptive Cruise Control (ACC) im Fahrzeug führen zu einer wachsenden Erwartungshaltung des Kunden an die Funktionsperformance. Unter Berücksichtigung zunehmender Systemvarianten sowie strafferer Entwicklungsprozesse sind zur Beherrschbarkeit dieser Herausforderung geeignete Ansätze für die Funktionsentwicklung und -applikation erforderlich. Die Arbeit stellt eine Methodik vor, die eine zielgerichtete ACC-Funktionsauslegung verfolgt und Automatisierungspotentiale des Entwicklungsprozesses aufzeigt. Objektive Zielparameter (Objektivnoten), die ein kundenideales Systemverhalten in definierten Fahrmanövern beschreiben, bilden die Grundlage des Ansatzes. Um einen definierten Kundenwunsch abbilden zu können, wird zunächst eine ACC-Regelung modellbasiert entwickelt und in ein virtuelles Fahrzeug der aufgebauten Simulationsumgebung integriert. In der Testumgebung werden für die Funktion relevante Fahrmanöver simuliert, um mit Hilfe von Optimierungsverfahren eine ideale Reglerparametrierung zu ermitteln. Die Bewertung der Parameter erfolgt dabei anhand der berechneten Objektivnoten, wobei die Notenmodelle jeweils eine kundenoptimale ACC-Bremscharakteristik für einen Normal- sowie Sport-Modus beschreiben. Schließlich erfolgt die Funktionsintegration mit den optimierten Parametrierungen in ein reales Versuchsfahrzeug. Auf dem Testgelände kann die Endapplikation zeiteffizient und mit hoher Güte unter Anwendung eines Vehicle-in-the-Loop-Verfahrens erfolgen. Abschließend wird die optimierte ACC-Funktion im Normal- und Sport-Modus im öffentlichen Straßenverkehr bewertet. Die Ergebnisse der Probandenstudie zeigen deutliche Verbesserungen gegenüber einem Serien- und einem manuell applizierten System und dabei eine einstimmig breite Akzeptanz beim Nutzer.
Aktualisiert: 2020-12-08
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