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Forschung im Ingenieurwesen

, Volume 83, Issue 2, pp 129–135 | Cite as

Regelung eines redundant aktuierten Steer-by-Wire-Systems

  • V. EwaldEmail author
  • U. Konigorski
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Zusammenfassung

Im Rahmen des autonomen Fahrens gewinnen Steer-by-Wire (SbW) Systeme wieder an Bedeutung, da ein permanent mitdrehendes Lenkrad im Fahrzeug unerwünscht ist. Zudem müssen bei autonomen Fahrzeugen Redundanzen an der Fahrzeuglenkung vorgesehen werden, die bis heute als Hemmnis für SbW-Systeme galten. In diesem Beitrag wird ein Modell eines doppelt aktuierten SbW-Systems vorgestellt, bei dem die Aktoren der Lenkung elastisch miteinander verbunden sind. Anschließend wird das Modell vereinfacht. Ein Regelungskonzept für redundant aktuierte SbW-Systeme wird vorgestellt. Durch den Einsatz eines unterlagerten Drehzahlreglers wird durch Verkopplung die Systemordnung des redundanten Systems auf die eines Systems ohne Redundanz reduziert. Mittels eines algebraisch ausgelegten Model-Matching-Reglers wird das unterlagert geregelte System auf die Dynamik eines generischen Lenkungsmodells geregelt. Abschließend werden die Systemeigenschaften des geregelten Systems analysiert. Hierbei kann eine hohe Übereinstimmung zwischen dem geregelten System und dem Referenzsystem nachgewiesen werden. Des Weiteren wird die Passivität des geregelten Systems nachgewiesen, so dass dessen Stabilität bei der Ankopplung an eine passive Umgebung sichergestellt ist.

Control of redundant actuated Steer-by-Wire systems

Abstract

Steer-by-Wire (SbW) systems gain new importance with regard to autonomous driving since a permanently rotating steering wheel is undesired in such a vehicle. Furthermore, redundancies in the vehicle’s steering system must be provided for autonomous vehicles, which have been seen as an obstacle for SbW systems until now. In this article, a control concept for redundantly actuated SbW systems is presented. For this purpose, the mechanical model of a redundantly actuated SbW is presented, in which the actuators of the steering are elastically connected to each other. The mechanical modell is simplified. Using an inner coupling speed controller reduces the system order of the redundant system to the system order without redundancy. With an algebraically designed model-matching controller, the speed controlled system is regulated to the dynamics of a generic steering model. Finally, the system characteristics of the controlled system are analysed. The controlled system matches the reference system in the relevant frequency range. Furthermore passivity can be achieved over the entire frequency range, which ensures the stability of the controlled system when connected to a passive environment.

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Copyright information

© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2019

Authors and Affiliations

  1. 1.Institut für Automatisierungstechnik und Mechatronik, FG Regelungstechnik und MechatronikTechnische Universität DarmstadtDarmstadtDeutschland

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