Querdynamikregler für Sportwagen

Peters, Yannik

Dieses Beitrag stellt eine modulare Stellgrößenarbitrierungseinheit (Control Allocation) eines Querdynamikreglers für Sportwagen vor, die die Querverteilung des Antriebsmoments an der Hinterachse, die Längsverteilung, die Wankmoment-verteilung und Hinterachslenkung kombiniert. Die Control Allocation konzentriert sich darauf, die erforderlichen Quer-kräfte an jeder Achse bereitzustellen und gleichzeitig die Stellerauslenkungen der Aktoren zu minimieren. Darüber hinaus reduziert der verwendete Algorithmus zur Längs- und Querverteilung des Antriebsmoments den erforderlichen Reibwert. Ein Sollgrößengenerator verwendet zwei separate Einzelspurmodelle, um eine gewünschte Gierbeschleunigung und Schwimmwinkelgeschwindigkeit zu berechnen. Ziel ist ein natürliches und vorhersehbares Fahrzeugverhalten, das für ein angenehmes Fahrerlebnis unerlässlich ist. Die gewünschte Fahrzeugbewegung wird von der Control Allocation in die erforderlichen Querkräfte an den Rädern übersetzt. Dieser lateralkraftbasierte Ansatz ermöglicht eine modulare Erweiter-barkeit und Benutzerfreundlichkeit über mehrere Fahrzeugderivate hinweg. Die vorgeschlagene Steuerung zeigt, dass es möglich ist, Änderungen in der Leistungsfähigkeit von Systemen ohne zeit-aufwändiges Tuning auszugleichen und dass die Vernetzung der verfügbaren Systeme dazu beiträgt, die Fahrdynamik und gleichzeitig die Fahrzeugstabilität zu erhöhen.

This paper presents a modular control allocation of a lateral dynamics controller for sportscars, which combines lateral torque distribution at the rear axle, longitudinal torque distribution, roll torque distribution and rear wheel steering. The control allocation unit focuses on delivering required lateral forces at each axle, while minimizing actor effort. Moreover the used torque distribution algorithm reduces the required friction value. A reference generator uses two separate single track models in order to calculate a desirable yaw acceleration and side slip angle velocity. The goal is a natural and predictable vehicle behavior, which is essential for a pleasant driving experience. The desired vehicle motion is transferred into required lateral forces at the wheels by the control allocation unit. This lateral force based approach enables modular expandability and usability across multiple vehicles. The proposed controller shows that it is possible to partly compensate for changes in the system’s effectiveness without time consuming tuning and that using the available systems in conjunc-tion helps to increase driving performance and the vehicles stability at the same time.

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Peters, Yannik: Querdynamikregler für Sportwagen. 2019.

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