Ein Beitrag zur Optimierung des Rückmelde- und Rückstellungsverhaltens elektromechanischer Servolenkungen
Lehrstuhl für Mechatronik - Prof. Dr. Schramm (Verlag)
978-3-944339-18-4 (ISBN)
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Zur Untersuchung der unterschiedlichen Lenksysteme, werden im weiteren Verlauf der Arbeit geeignete Modelle entworfen. Die Validierung erfolgt anhand des Vergleichs von Messdaten und Simulationsprognosen.
In der vorliegenden Arbeit wird in das Thema servounterstützter Lenksysteme eingeführt und die mit dem Technologiewandel von hydraulischer zu elektrischer Unterstützung einhergehenden Vor- und Nachteile aufgezeigt. Die reduzierte Rückmeldung elektromechanischer Systeme wird als Thema aufgegriffen. Dabei wird herausgestellt, dass rein mechanische Optimierungsmethoden schnell an ihre Grenzen stoßen und daher die Regelungstechnik in den Fokus rückt.
Zur Untersuchung der unterschiedlichen Lenksysteme, werden im weiteren Verlauf der Arbeit geeignete Modelle entworfen. Die Validierung erfolgt anhand des Vergleichs von Messdaten und Simulationsprognosen.
In der nachfolgenden Systemanalyse werden die rückmeldungsrelevanten Eigenschaften identifiziert. Es zeigt sich, dass über eine virtuelle Messstelle zwischen Kugelumlaufgetriebe und Zahnstange, ein der hydraulischen Servolenkung ähnliches Rückmeldeverhalten erzeugt werden kann.
Auf Basis der entworfenen Modelle werden bekannte Konzepte, sowie das entwickelte Konzept der Unterstützungskraftregelung simuliert und hinsichtlich ihrer rückmeldungsrelevanten Eigenschaften mit der hydraulischen Servolenkung verglichen. Das Konzept der Unterstützungskraftregelung wird auf ein reales System übertragen und mit einem bekannten System verglichen.
Im Verlauf der Arbeit wird aufgezeigt, dass durch geeignete Wahl der Regelstrecke eine Verbesserung der Rückmeldung elektromechanischer Servolenkungen erzielt werden kann. Als positiver Nebeneffekt führt die Trägheitskompensation, durch den fahrphysikalisch richtigen Lenkungsrücklauf, zur Eigenstabilisierung des Fahrzeugs.
Prof. Dr.-Ing. Dieter Schramm leitet seit 2004 den Lehrstuhl für Mechatronik an der Universität Duisburg-Essen. Seit 2006 ist er Dekan der Fakultät für Ingenieurwissenschaften. Davor war er 20 Jahre in der Automobilindustrie u.a. als Entwicklungsleiter und Geschäftsführer tätig.
Inhalt
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abküurzungsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.1.1 Anforderungen an Lenksysteme
1.1.2 Ausführungsformen elektromechanischer Servolenkungen
1.1.3 Führungsaufgabe des Fahrers beim Lenken . . . . . . . . . 6
1.1.4 Entwicklungshistorie
1.2 Literaturübersicht
1.3 Ziel und Aufbau der Arbeit
2 Systemmodellbildung
2.1 Beschreibung der betrachteten Systeme
2.1.1 Die hydraulische Zahnstangen-Servolenkung
2.1.2 Die elektromechanische Servolenkung mit achsparalleler Motoranordnung
2.2 Modellbildung der betrachteten Systeme
2.2.1 Die hydraulische Servolenkung
2.2.2 Die elektromechanische Servolenkung
2.3 Nichtlineare Erweiterungen
2.4 Modellparametrierung
2.4.1 Parametrierung der mechanischen Eigenschaften der elektromechanischen Servolenkung
2.4.2 Berücksichtigung der trockenen Reibung bei der Parametrierung der EPS
2.4.3 Parametrierung des BLDC-Motors der elektromechanischen Servolenkung
2.4.4 Parametrierung des Modells der hydraulischen Servolenkung
3 Systemanalyse
3.1 Identifikation der dominanten Eigenschaften zur Reduktion der Rückmeldung bei elektromechanischen Servolenkungen
3.2 Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit des Systems
4 Reglersynthese
4.1 Aufgabe der Regelung
4.2 Anforderungen an den Regler
4.2.1 Die menschliche Wahrnehmung
4.2.2 Lenkverhalten und daraus resultierende Anforderungen
4.2.3 Reglerspezifikation
4.3 Regelungsansätze und Entwurf der Regelung
4.3.1 Die Kennfeldregelung
4.3.2 Die Momentenregelung
4.3.3 Die Unterstützungskraftregelung
5 Konzeptvergleich
5.1 Kriterien zum Vergleich der Regelungskonzepte
5.2 Simulationsergebnisse
5.2.1 Rückstellverhalten und Eigenstabilisierung
5.2.2 Schwellenüberfahrt
5.2.3 Reibwertsprung
5.2.4 Störverhalten
5.3 Messungen am realen System
5.3.1 Güte des Beobachters
5.3.2 Rücklaufverhalten
5.3.3 Lenkungsrückmeldung
5.3.4 Störgrößenempfindlichkeit
6 Zusammenfassung
6.1 Zusammenfassung
6.2 Wissenschaftlicher Beitrag der Arbeit
6.3 Ausblick
Anhang
A Linear-Quadratischer Regler
A.1 Nullpunktsregelung
A.2 Erweiterung der Nullpunktsregelung zur Folgeregelung
A.2.1 Optimale Zustandsregler mit integraler Ausgangsvektorrückführung
A.2.2 Lösungsbeispiel zur optimalen Folgeregelung
B Linear-Quadratischer Beobachter
C Frequenzg¨ange zur Systemanalyse
D Blockschaltbilder Simulationen
E Abbildungen Beobachtervalidierung
F Lenksystemprüfstand
G Fahrzeugvernetzung
H Einspurmodell
I Lenksäule
I.1 Erweiterung des Lenksäulenmodells zum Fahrermodell
Index
Literaturverzeichnis
| Erscheinungsdatum | 09.06.2018 |
|---|---|
| Reihe/Serie | Lehrstuhl für Mechatronik ; 17 |
| Vorwort | Dieter Schramm |
| Zusatzinfo | Ill. graph. Darstellungen |
| Verlagsort | Duisburg |
| Sprache | deutsch |
| Maße | 155 x 220 mm |
| Gewicht | 400 g |
| Themenwelt | Technik ► Fahrzeugbau / Schiffbau |
| Technik ► Maschinenbau | |
| Schlagworte | Fahrerassistenzsystem • Rücklaufverhalten • Rückmeldeverhalten • Rückstellungsverhalten • Servolenkung |
| ISBN-10 | 3-944339-18-5 / 3944339185 |
| ISBN-13 | 978-3-944339-18-4 / 9783944339184 |
| Zustand | Neuware |
| Informationen gemäß Produktsicherheitsverordnung (GPSR) | |
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