Modellbasierte prädiktive Regelung von Fahrzeuglängsschwingungen

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Modellbasierte prädiktive Regelung von Fahrzeuglängsschwingungen

Baumann, Julian / Walter, Andreas / Kiencke, Uwe / Schlegl, Thomas

In diesem Beitrag wurde ein modellbasierter prädiktiver Regler zur Vermeidung von Antriebsstrangoszillationen vorgestellt. Dazu wurde der Antriebsstrang als Zwei-Massen-Schwinger modelliert, was auf ein Zustandsraummodell dritter Ordnung führt. Die Parameter des Modells wurden, ausgehend von physikalisch sinnvollen Startwerten, in einem robusten Verfahren identifiziert. Die durch den Verbrennungsprozess im Motor entstehende systeminhärente Totzeit wurde ausgenutzt, um ein prädiktives Modell zu generieren, das die Differenz zwischen Motor- und Raddrehzahl um ein Verbrennungsereinis vorhersagt. Die prädiktive Modellausgangsgröße wird als Eingangsgröße für einen PD-Regler verwendet, der ein korrigierendes Stellmoment ausgibt. Dieses wird im Motorsteuergerät zum Fahrerwunschmoment hinzuaddiert. Das Regelungskonzept wurde mit Hilfe einer RapidPrototyping-Umgebung an einem Testfahrzeug überprüft. Die Schwingungen im Antriebsstrang konnten in allen Drehzahlbereichen deutlich reduziert werden. Die schnelle Reaktion des Fahrzeugs auf den Fahrerwunsch und die nahezu volle Ausnutzung des Beschleunigungsvermögens des Motors blieben dabei erhalten. Zukünftige Arbeiten werden sich mit der Verwendung eines optimalen Zustandsreglers anstelle des PD-Reglers beschäftigen. Weiterhin soll das Konzept auf ein heckgetriebenes Fahrzeug übertragen werden.