Entwicklung einer Störgrößenkompensation für Nutzfahrzeuge mittels Steer-by-Wire durch Simulation

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Entwicklung einer Störgrößenkompensation für Nutzfahrzeuge mittels Steer-by-Wire durch Simulation

Weinfurter, H. / Hirschberg, W. / Hipp, E.

Störgrößen wie Seitenwind oder Fahrbahnunebenheiten beeinflussen das Fahrverhalten erheblich. Da diese Störungen den Fahrer zu ständigen Lenkkorrekturen veranlassen, ist deren Kompensation, oder zumindest deren teilweise Kompensation ein wertvoller Beitrag zur Erhöhung von Fahrkomfort und aktiver Fahrsicherheit von Nutzfahrzeugen. Elektronische Assistenzsysteme auf der Grundlage eines Steer-by-Wire-Systems bieten hier ein erweitertes Potenzial, um diesen Störungen entgegen zu wirken. Für die Untersuchung von Steer-by-Wire-Systemen ist die Gewährleistung der Ausfallsicherheit bereits in der Entwicklungsphase eine große Herausforderung. Dadurch ist es nahe liegend, die Simulation als Entwicklungswerkzeug bereits zu Beginn der Untersuchungen einzusetzen. Unter Zuhilfenahme der Modellbildung und Simulation wird es möglich, hinreichend genaue Berechnungsmodelle zu erstellen, die den Einfluss von Störgrößen sowie deren Kompensation durch Regelalgorithmen abbilden. Der vorliegende Beitrag behandelt die Entwicklung einer Störgrößenkompensation für schwere Nutzfahrzeuge, die mittels eines geregelten, elektro-hydraulischen Steer-by-Wire-Systems realisiert wird. Als Störgrößen werden hier die Einflüsse von Seitenwind und Spurrillen betrachtet, wobei weiterhin auch allgemeine, zufällige Fahrbahnunebenheiten berücksichtigt werden sollen. Die Modellbildung umfasst 2 Stufen. Die erste Stufe beschreibt ein ebenes, linearisiertes MATLAB-Modell mit 2 Freiheitsgraden zur schnellen Überprüfung von Regelstrategien und Parametervariationen. Die zweite Stufe bildet ein komplexes MKS-Modell des Fahrzeuges, das in der Simulationssoftware SIMPACK implementiert ist. Es besitzt 155 Freiheitsgrade der Bewegung und berücksichtigt die wichtigsten nichtlinearen Fahrzeugcharakteristiken wie z.B. Luftfedern, Dämpfer und Reifen sowie die Einflüsse der Fahrbahn. Die im Beitrag beschriebene Anwendung eines Steer-by-Wire Systems zur Kompensation von Störgrößen, welche im Fahrbetrieb auf ein Nutzfahrzeug einwirken, führte zu ermunternden, ersten Ergebnissen.