Überschlagsvermeidung bei Kraftfahrzeugen durch Invarianzregelung (Rollover Avoidance for Road Vehicles by Invariance Control)
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J. Mareczek
Mit Hilfe der Invarianz-Regelungsmethode wird ein nichtlineares Regelungskonzept zur Kippvermeidung von Kraftfahrzeugen mit hohem Schwerpunkt hergeleitet. Der dabei entwickelte nichtlineare, zeitdiskrete Regler Rollover Avoidance Controller, kurz: RAC) ist modellbasiert und kann gegenüber unvermeidbaren Verzögerungen und Unsicherheiten des modellierten Systems robust dimensioniert werden. Wegen des zugrunde gelegten nichtlinearen Chassis-, Lenk- und Reifenmodells kann Stabilität des Kippverhaltens auch für realitätsnahe Anwendungssituationen nachgewiesen werden. Der RAC wurde in einem am Lehrstuhl für Steuerungs- und Regelungstechnik der TU München entwickelten Fahrsimulator mit einem realen Fahrer im geschlossenen Regelkreis getestet, wobei vorab nicht bekannte, menschliche Lenkmanöver zugrunde lagen. Als Schnittstelle zum Fahrer diente eine 3D-Animation der Fahrsituation mit einem neuartigen, momentengesteuerten Lenkhebel als haptischem Eingabegerät.
Based on the principle of Invariance Control a nonlinear Rollover Avoidance Controller (RAC) has been developed for road vehicles with an elevated center of mass. The proposed model-based RAC design approach takes into account unavoidable model parameter perturbations, delays and a discrete time implementation. The underlying nonlinear chassis-model, steering dynamics, and tire characteristics allow for guaranteed stability of the roll dynamics in realistic application scenarios. For evaluation of the described RAC a simulation environment was developed with a human driver in the closed loop. This approach allows to evaluate the RAC performance with unpredictable steering actions by the human driver. As human-machine-interface a novel haptic steering device and a 3D-animation of the road situation have been used.
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