Verbesserung des Fahrkomforts eines Straßenfahrzeuges durch Aufbauisolation mittels des passivitätsbasierten Regelungsansatzes IDA-PBC

Abstract

ZusammenfassungDas Fahrwerk von Straßenfahrzeugen steht seit jeher für Fahrdynamik, Fahrsicherheit und Fahrkomfort. Der bewussten Einflussnahme auf diese Größen zur Auflösung von Designzwängen und Zielkonflikten wird sich bereits seit mehreren Jahrzehnten intensiv gewidmet. So zielt auch der vorliegende Beitrag auf Verbesserung des Fahrkomforts ab. Dies soll durch Isolation der Fahrzeugaufbaudynamik vom Rad mittels eines semiaktiven Fahrwerks erfolgen. Die Bewegungen des Rades sollen nicht mehr (vollständig) auf den Fahrzeugaufbau übertragen und somit dessen Schwingungsanregung reduziert werden. Regelungstechnisch umgesetzt wird dieser Ansatz anhand der passivitätsbasierten Regelungsmethode „Interconnection and Damping Assignment“ (IDA). Um die Freiheitsgrade bei der Reglersynthese bewusst einzuschränken, wurde eine systematische und physikalisch nachvollziehbare Vorgehensweise basierend auf der Analyse der stabilitätsrelevanten Teilsystemstruktur gewählt. Im Beitrag enthalten, ist eine kurze Einführung in die Systemtheorie zur Passivität, in „Port Controlled Hamiltonian Systems with Dissipation“ (PCHD-Systeme) sowie in die IDA Reglersynthese. Die Modellbildung basiert auf einen Viertelfahrzeugversuchsstand des Instituts für Steuer- und Regelungstechnik der Universität der Bundeswehr München. Anhand dieses Versuchsstands wurde eine Reglerparametrierung auf Basis von Simulationen und praktischer Erprobung durchgeführt. Abschließend erfolgt eine Betrachtung von Stabilität und Passivität zum geschlossenen System.