Gegenstand der Dissertation ist die Anwendung eines passivitätsbasierten Regelungsverfahrens auf die Vertikaldynamik eines Straßenfahrzeuges. Dabei steht das Ziel im Vordergrund die Abhängigkeit der Aufbaudynamik von der Raddynamik zu reduzieren bzw. im Idealfall beide von einander zu entkoppeln (Aufbauisolierung). Es werden aufeinander aufbauend die Aspekte: Modellbildung, passivitätsbasierter Reglerentwurf und Lösung des Regelungsproblems sowie eine Stabilitäts- und Passivitätsbetrachtung vorgestellt.
Für die Reglersynthese wurde der Lösungsansatz „Interconnection and Damping Assignment“ (IDA), d.h. die gleichzeitige Modifikation der Speicherfunktion sowie der Systemmatrizen verwendet. Abgrenzend zu anderen Anwendungen von passivitätsbasierten Regelungsmethoden werden für die Reglersynthese Rahmenvorgaben bzgl. der stabilitätsrelevanten Systemstruktur des geschlossenen Kreises analysiert und festgelegt. Sie werden dazu benutzt die Speicherfunktion und Systemmatrizen des geschlossenen Kreises zu parametrieren.
Modellbildung und Reglersynthese erfolgen an einen semiaktiven Viertelfahrzeugmodell, welches den Versuchsstand des Instituts für Steuer- und Regelungstechnik (ISR, LRT 15) an der Universität der Bundeswehr München mit einem CDC-Stoßdämpfer (Continuous Damping Control) repräsentiert. An diesem wurden auch Testläufe zur Validierung des gefundenen Reglers bzw. der Reglerparameter durchgeführt. Zu Vergleichs- und Analysezwecken wurden die Ergebnisse der Reglersynthese auch auf ein aktives Fahrwerk übertragen und diskutiert.
Aktualisiert: 2022-12-30
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Auswahl einer geeigneten Methode zur Feststellung der Schwingungsausbreitung im Fahrzeug, mit dem Ziel den Fahrkomfort zu steigern.
Durch Methoden der Transferpfadanalysen (TPA) wird die Aufteilung der Schwingungsenergie auf die betrachteten Pfade im Fahrwerk ermittelt. Zunächst werden die Methoden aufgezeigt und verglichen. Eine Charakterisierung der Pfade erfolgt im Messbetrieb an geeigneten Versuchsumgebungen. Da im Vorfeld die Genauigkeit der Versuchsumgebungen unbekannt ist, wird eine Potentialanalyse der Prüfstände durchgeführt. Daraus abgeleitet wird ein spezieller TPA-Prüfstand entworfen und validiert.
Mit Hilfe des TPA-Prüfstandes und der blockierten Kraft Methode wird das Fahrwerk in seiner Schwingungsabgabe charakterisiert, diese wird unter Einsatz einer Simulation verfeinert. Auch eine OPTA-Methode wurde erfolgreich angewendet. Hierfür wurde das Fahrwerkverhalten durch ein spezielle Maßnahmen vertrimmt. Die OPTA-Methode
konnte dann ihr Leistungsvermögen in der Identifikation von Schwingungsproblemen zeigen.
Die verwendeten Methoden verdeutlichen das Einsatzpotential von Transferpfadanalysen für tieffrequente Schwingungen in der Entwicklung von Fahrzeugen, wodurch Probleme schnell identifiziert und eine tiefgreifende Analyse im Hinblick auf die Bauteiloptimierung ermöglicht wird. Es kann so ein Beitrag zur zeitoptimalen Entwicklung von Fahrzeug geleistet werden.
Aktualisiert: 2021-08-19
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