Nichtlineare modellbasierte prädiktive Regelung der Fahrzeugdynamik in Bezug auf eine aktive Wankstabilisierung und eine Nickreduzierung

Zusammenfassung

Im vorliegenden Beitrag wird ein nichtlinearer modellbasierter Regelungsansatz vorgestellt, der die Fahrzeugdynamik, im speziellen das Wank- und Nickverhalten eines Personenkraftwagens, gezielt beeinflusst. Das Ziel einer solchen Fahrdynamikregelung ist es, sowohl die Sicherheit in kritischen Grenzbereichen der Fahrdynamik zu erhöhen, als auch den Komfort während der Fahrt generell zu steigern. Das Wanken ist als Rotation um die fahrzeugfeste Längsachse definiert. Eine Drehung um die laterale fahrzeugfeste Achse wird durch das Nicken beschrieben. Aufbauend auf einem nichtlinearen prädiktiven Regelungsalgorithmus zur aktiven Wankstabilisierung wird bei dem hier vorgestellten Regelungsansatz das Nickverhalten zusätzlich verringert. Über den modellierten Fahrzeugaufbau, ausgestattet mit aktiven Stabilisatoren sowie semiaktiven Stoßdämpfern, lassen sich insbesondere durch letztere Aufbaubewegungen und dadurch ebenfalls Nickbewegungen verringern. Durch die Berücksichtigung des Nickverhaltens im modellbasierten prädiktiven Regler wird somit der Fahrkomfort weiter gesteigert.

Abstract

This article presents a non-linear model-based control approach that specifically influences the vehicle dynamics, in particular the roll and pitch behavior of a passenger car. The aim of such a driving dynamics control is to increase safety in critical areas of vehicle dynamics, and generally to increase the comfort while driving. The roll behavior is defined as a rotation about the vehicle-fixed longitudinal axis. A rotation about the lateral vehicle-fixed axis is described by the pitch behavior. Based on a non-linear predictive control algorithm for active roll stabilization, the pitch behavior is additionally reduced in the control approach presented here. Through the modeled vehicle, equipped with active stabilizers and semi-active shock absorbers, chassis movements and thereby also pitching movements can be reduced especially using the shock absorbers. By considering the pitching behavior in the model-based predictive controller, driving comfort is thus further enhanced.