Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung von Methoden zur Spurregelung benutzerdefinierter Punkte an der Fahrzeugfront, die über den Stand der Technik hinaus die gezielte Spurführung auch von lateral zur Fahrzeuglängsachse versetzten Punkten ermöglichen.
Für die Realisierung der Spurregelung wird ein neues, nichtlineares Regelstreckenmodell hergeleitet, das die Kinematik und Dynamik eines frei definierbaren Punktes am Fahrzeug auch im querdynamischen Grenzbereich abbildet. Auf Basis dieses Modells erfolgt die Auslegung zweier nichtlinearer Spurregler. Zum einen wird die Methode der exakten Ein-/Ausgangslinearisierung auf die vorliegende Systemklasse adaptiert. Zum anderen wird eine neue, nichtlineare Zwei-Freiheitsgrade-Regelungsstruktur entwickelt, die sich aus einem parameterveränderlichen PDT2-Regler und einer nichtlinearen, modellbasierten Störgrößenaufschaltung zusammensetzt. Im Unterschied zu klassischen nichtlinearen Regelungsverfahren erlaubt diese Methode die Regelung einer nichtlinearen Strecke auf Basis von nur wenigen Messgrößen - es wird keine vollständige Zustandsrückführung vorausgesetzt.
Den nichtlinearen Spurreglern werden zum Vergleich vier Gain-Scheduling-Regler gegenübergestellt. Der Entwurf von zwei der vier Vergleichsregler basiert hierbei auf dem linearisierten Regelstreckenmodell. Die weiteren zwei Regler repräsentieren den Stand der Technik, d.h. die Spurführung des Fahrzeugschwerpunktes sowie eines Vorausschaupunktes.
Wie die umfangreiche Erprobung anhand realer Fahrversuche belegt, gewährleisten die entwickelten Methoden zur nichtlinearen, modellbasierten Regelung die geforderte hochpräzise und reproduzierbare Spurführung eines lateral zur Fahrzeuglängsachse versetzten Punktes auch im querdynamischen Grenzbereich.
Aktualisiert: 2020-12-08
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