Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE10215464A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen einer Zustandsgröße - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen einer Zustandsgröße

Info

Publication number
DE10215464A1
DE10215464A1 DE10215464A DE10215464A DE10215464A1 DE 10215464 A1 DE10215464 A1 DE 10215464A1 DE 10215464 A DE10215464 A DE 10215464A DE 10215464 A DE10215464 A DE 10215464A DE 10215464 A1 DE10215464 A1 DE 10215464A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
linear
differential equation
determined
lin
error
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10215464A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10215464B4 (de
DE10215464B9 (de
Inventor
Barbara Neef
Stefan Berkner
Holger Duda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE10215464A priority Critical patent/DE10215464B9/de
Publication of DE10215464A1 publication Critical patent/DE10215464A1/de
Publication of DE10215464B4 publication Critical patent/DE10215464B4/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10215464B9 publication Critical patent/DE10215464B9/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/018—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the use of a specific signal treatment or control method
    • B60G17/0182—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the use of a specific signal treatment or control method involving parameter estimation, e.g. observer, Kalman filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172—Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/174—Using electrical or electronic regulation means to control braking characterised by using special control logic, e.g. fuzzy logic, neural computing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/04—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to forces disturbing the intended course of the vehicle, e.g. forces acting transversely to the direction of vehicle travel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/05—Attitude
    • B60G2400/051—Angle
    • B60G2400/0512—Pitch angle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/01—Attitude or posture control
    • B60G2800/014—Pitch; Nose dive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2230/00—Monitoring, detecting special vehicle behaviour; Counteracting thereof
    • B60T2230/02—Side slip angle, attitude angle, floating angle, drift angle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/20—Sideslip angle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Schätzwertes DOLLAR I1 eines nicht direkt messbaren Schwimmwinkels beta in Fahrzeugen, wobei der Schwimmwinkel beta mindestens durch eine nichtlineare Differentialgleichung beschreibbar ist, umfassend eine Lösung beta¶nl¶ der nichtlinearen Diffentialgleichung durch numerische Integration, eine Modellierung des mindestens durch den Schwimmwinkel beschriebenen Fahrzeugzustands in einem Arbeitspunkt durch eine lineare oder linearisierte Differentialgleichung 1. Ordnung, eine Berechnung eines Wertes beta¶lin¶ durch Lösen der linearen oder linearisierten Differentialgleichung und eine Fusion der Lösung beta¶nl¶ mindestens mit dem ermittelten Wert beta¶lin¶ zu einem Schwimmwinkelschätzwert DOLLAR I2

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen einer durch eine nichtlineare Differentialgleichung beschreibbaren Zustandsgröße.
  • Eine Vielzahl von Verfahren für eine Verbesserung der Fahrdynamik eines Fahrzeugs benötigen als Regel- und/oder Parameterwert den Schwimmwinkel. Der Schwimmwinkel kann jedoch nur unter hohem technischen Aufwand direkt gemessen und/oder bestimmt werden. In Abhängigkeit von Messgrößen ist der Schwimmwinkel durch eine nichtlineare Differentialgleichung beschreibbar. Es ist bekannt, den Schwimmwinkel durch ein Verfahren der Zustandsgrößenschätzung zu beobachten. Dieses beispielsweise aus der DE 40 30 653 A1 bekannte Verfahren beruht auf einem Kalman-Bucy-Filter.
  • Für die Auslegung eines Kalman-Bucy-Filters ist eine Linearisierung der nichtlinearen Differentialgleichung um einen Arbeitspunkt notwendig. Die Querdynamik eines Fahrzeugs weist jedoch ein stark nichtlineares Verhalten auf, welches abhängig von äußeren Randbedingungen wie beispielsweise den Fahrbahneigenschaften und/oder dem Fahrzustand ist. Starke Abweichungen von dem für die Auslegung des Kalman-Bucy- Filters gewählten Arbeitspunkt können daher zu einer numerischen Instabilität in den durch Linearisierung erhaltenen Beobachtergleichungen führen.
  • Es ist bekannt, diesen numerischen Problemen durch eine robuste Auslegung und/oder eine Adaption des Beobachterterms zu begegnen. Nachteil ist jedoch, dass eine derartige Auslegung nur langsam auf sich ändernde Eigenschaften reagiert. Insbesondere hochdynamische Phänomene wie eine beginnende Fahrzeuginstabilität, beispielsweise aufgrund eines Wechsels des Fahrbahnbelags, können mit einem derartigen Beobachter nicht ausreichend erfasst werden.
  • Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die zuverlässige Bestimmung des Schwimmwinkels in Fahrzeugen ohne Einschränkungen des zulässigen Bereiches zu schaffen, wobei der Schwimmwinkel in Abhängigkeit von Messgrößen durch eine nichtlineare Differentialgleichung gegeben ist.
  • Die Lösung des Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 11. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Eine Ermittlung eines Schätzwertes ≙ des nicht direkt messbaren Schwimmwinkels β in Fahrzeugen, wobei der Schwimmwinkel b mindestens durch eine nichtlineare Differentialgleichung beschreibbar ist, umfasst eine Lösung βnl der nichtlinearen Differentialgleichung durch numerische Integration, eine Modellierung des mindestens durch den Schwimmwinkel beschriebenen Fahrzustands in einem Arbeitspunkt durch eine lineare oder linearisierte Differentialgleichung 1. Ordnung, eine Berechnung eines Wertes βlin durch Lösen der linearen oder linearisierten Differentialgleichung und eine Fusion der Lösung bnl mindestens mit dem ermittelten Wert βlin zur Ermittlung des Schwimmwinkelschätzwertes ≙.
  • Eine lineare oder linearisierte Differentialgleichung ist mit bekannten Verfahren analytisch lösbar. Im Rahmen der Modellierungsgenauigkeit der Linearisierung ist die Zustandsgröße damit exakt bestimmbar. Dagegen kann eine nichtlineare Differentialgleichung nur durch numerische Integration gelöst werden. Die gängigen numerischen Integrationsverfahren lösen die Bewegungsgleichung durch eine stückweise Näherung der Lösung mit Polynomen höherer Ordnung. Aufgrund von Ungenauigkeiten, beispielsweise aus der Modellierung, Messrauschen und/oder numerischen Randbedingungen, wie Rechnergenauigkeiten, weicht der durch eine numerische Integration der Differentialgleichung erhaltene Wert der Zustandsgröße von einer exakten Lösung ab. Bei Integration über einen längeren Zeitraum addieren sich diese Abweichungen. Für eine numerische Integration sind daher numerische Probleme wie Drift und/oder numerische Instabilitäten zu berücksichtigen. Die Wahl des Integrators bestimmt dabei entscheidend die numerische Stabilität und/oder notwendige Rechenzeiten. Bevorzugt ist ein Integrator nach der Runge-Kutta-Methode 3./2. Ordnung eingesetzt.
  • Eine Fusion der so erhaltenen Werte der Zustandsgröße zu einem Schätzwert ermöglicht es, die Vorteile der jeweiligen Ermittlungswege gezielt zu nutzen. Die Gültigkeit ist dabei nicht auf einen durch die Linearisierung festgelegten Arbeitspunkt beschränkt, sondern in Abhängigkeit des Fahrzeugzustands und/oder der Randbedingungen wird das jeweils geeignete Verfahren gewählt. Nach Möglichkeit erfolgt die Bestimmung der Zustandsgröße durch Verwendung des linearen Modells. Die Verwendung des linearen Modells ist gegenüber der direkten Integration beispielsweise bezüglich der numerischen Stabilität vorteilhaft.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das lineare Einspurmodell für die Formulierung der linearen Differentialgleichung verwendet. Für eine Vielzahl an Problemstellungen der Fahrzeugdynamik ist das lineare Einspurmodell geeignet, um den aufgrund der Gierrate ≙ und des Schwimmwinkels β bestimmten Fahrzeugzustand zlin = (βlin ≙lin)T in Abhängigkeit von Stellgrößen u wie beispielsweise eines Lenkeingriffs u = δ zu bestimmen. Die Komplexität des linearen Einspurmodells ist dabei beliebig wählbar, so sind beispielsweise in Abhängigkeit des Anwendungsfalls nichtlineare Reifeneffekte vernachlässigbar oder zu berücksichtigen.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind Fahrzeuggeschwindigkeit ν, Quer- und Längsbeschleunigung αx, αy und die Gierrate ≙ direkt zugängliche Messgrößen.
  • Die Fusion der ermittelten Werte der Zustandsgröße zu einem Schätzwert erfolgt bevorzugt über eine gewichtete Addition. Andere Fusionsverfahren beispielsweise unter Verwendung statistischer Methoden oder mittels oder Fuzzy-Logic sind jedoch denkbar.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird die Gültigkeit des linearen oder linearisierten Modells durch einen Fehler e bewertet. Im Bereich der Gültigkeit des Modells sind die anhand der linearen Differentialgleichung berechneten Werte der Zustandsgröße zlin den Werten aus der numerischen Integration vorzuziehen. Bei starken Abweichungen der einer Modellierung zugrunde liegenden Rahmenbedingungen ist jedoch eine Gültigkeit der linearen oder linearisierten Differentialgleichung nicht länger gegeben. In diesem Fall sind die Zustandsgrößen über die direkte Integration zu bestimmen.
  • Der Fehler e ist in einer weiteren Ausführungsform durch die Abweichung einer direkt messbaren Messgröße y von deren berechneten Wert ylin definiert:

    e = y - ylin

    wobei ylin über eine Messgleichung

    ylin = Czlin

    berechenbar ist.
  • Um den Einfluss von Messungenauigkeiten und/oder Messrauschen zu minimieren, ist es vorteilhaft den ermittelten Fehler e zu filtern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die nichtlineare Differentialgleichung um eine zustandsabhängige Rückführung erweitert. Durch die Rückführung wird der durch numerische Integration erhaltene Wert βnl, durch den unter Verwendung der linearen oder linearisierten Differentialgleichung berechneten Wertes βlin "gefiltert" und so den numerischen Problemen der Integration entgegengewirkt:


  • Die Wahl der Rückführverstärkung H hat dabei einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität der direkten Integration. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verstärkung abhängig von der Gültigkeit der linearen oder linearisierten Differentialgleichung: H = H(e).
  • Im Gültigkeitsbereich des linearen oder linearisierten Modells ist eine gute Übereinstimmung der durch Lösung der linearen Differentialgleichung erhaltenen Werte ylin und der zugehörigen Messwerte y gegeben. Das Vertrauen in die aufgrund des linearen Modells erhaltenen Größen βlin ist daher ebenfalls entsprechend hoch. Eventuelle Abweichungen des durch Integration erhaltenen Wertes βnl von diesem Wert βlin werden daher Fehler in der direkten Integration, beispielsweise aufgrund numerischer Probleme, bewertet und eine entsprechende "Filterung" der Werte durchgeführt. Außerhalb des Gültigkeitsbereichs des linearen Modells kommt es zu starken Abweichungen e. Das Vertrauen in die aufgrund des linearen Modell erhaltenen Größen βlin ist entsprechend gering. Abweichungen des Integrationswertes βnl von dem anhand des linearen Modells berechneten Wertes βlin haben daher nur einen verschwindenden Einfluss auf die numerische Integration.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die Funktionswerte für den Filter H = H(e) durch Versuche am Fahrzeug unter verschiedenen Fahrzustands- und/oder verschiedenen Randbedingungen angepasst. Einfluss auf die Funktionswerte haben neben dem Fahrzustand spezielle fahrzeugtypische Merkmale und/oder Fahrbahneigenschaften beispielsweise aufgrund eines nassen oder vereisten Fahrbahnzustands und/oder aufgrund eines speziellen Fahrbahnbelags. Die Werte sind in Form von Tabellen abgelegt und so während des Fahrzeugbetriebs für den Zustandsbeobachter zugänglich.
  • Für eine Anpassung der Filterwerte sind außer einem derartigen Tuning durch Fahrversuche auch andere Verfahren denkbar, beispielsweise der Einsatz von Lernalgorithmen oder eine Optimierung durch Simulationsrechnung und/oder Kombinationen.
  • Bevorzugt werden durch Fahrversuche zunächst die Filterwerte H bestimmt. In einem weiteren Schritt werden die Gewichtungsfaktoren ω für den speziellen Fahrzeugtyp durch Fahrversuche angepasst. Anstelle der Anpassung durch Fahrversuch sind andere Verfahren, beispielsweise der Einsatz von Lernalgorithmen oder Adaptionsverfahren denkbar.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Abbildungen zeigen:
  • Fig. 1 schematische Darstellung eines linearen Einspurmodells,
  • Fig. 2 Blockschaltbild eines Schwimmwinkelbeobachters.
  • Fig. 1 zeigt ein lineares Einspurmodell eines Fahrzeugs mit Vorderachslenkung, wobei Räder der Vorderachse auf ein Rad 1 und Räder der Hinterachse auf ein Rad 2 reduziert sind. Der Schwerpunkt S des Fahrzeugs ist Ursprung eines x-y-z-Koordinatensystem. x1, x2 sind die Abstände der Räder 1, 2 von dem Schwerpunkt S. Stelleingriffsgröße für eine Vorderachslenkung ist ein Lenkwinkel δ1 an Rad 1. Der Winkel zwischen der Fahrzeuglängsachse 3 und der Richtung der Fahrgeschwindigkeit ν ist der Schwimmwinkel β. Die Bewegung um die vertikale Fahrzeugachse z ist durch die Gierrate beschrieben. Die Schwimmwinkel an den Rädern 1, 2 sind somit


  • Für die Schräglaufwinkel zwischen der Radstellung und der Fahrtrichtung gilt bei Lenkeingriff an der Vorderachse: α1 = β - δ1, α2 = β2.
  • In Fahrzeugquerrichtung y greifen an den Rädern die Seitenkräfte F1 und F2 an. Die Kräfte F1 und F2 werden über eine Schräglaufsteifigkeit cai und die Schräglaufwinkel αi ermittelt:

    Fi = Ca,iαi
  • Die lineare Differentialgleichung für das in Fig. 1 dargestellte lineare Einspurmodell ohne Berücksichtigung nichtlinearer Reifeneffekte und/oder Effekte einer nichtlinearen Lenkübersetzung lautet:




    dabei ist Jz das Massenträgheitsmoment um die z-Achse und m die Masse des Fahrzeugs.
  • Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild eines Schwimmwinkelbeobachters. Umfassend eine Recheneinheit 5, für eine Berechnung eines Schwimmwinkelwertes βnl durch eine numerische Integration, eine Recheneinheit 6, für die Ermittlung eines Schwimmwinkelwertes βlin durch Lösen einer linearen Differentialgleichung, und eine Recheneinheit 7, für eine Fusion des Schwimmwinkelwertes βnl mit dem berechneten Schwimmwinkelwert βlin zu einem Schätzwert ≙. Die Recheneinheiten sind entweder als separate Module oder als einheitliches Modul ausführbar.
  • Die Ermittlung des linearen Schwimmwinkelwertes βlin erfolgt unter Verwendung des in Fig. 1 dargestellten Einspurmodells unter Verwendung der Gleichung (1). Sollen weitere Effekte in der Ermittlung berücksichtigt werden, so ist die Gleichung entsprechen zu erweitern. Denkbar sind beispielsweise Erweiterungen um nichtlineare Reifenmodelle und/oder eine nichtlineare Lenkübersetzung. Die Gleichung (1) ist durch bekannte Verfahren analytisch lösbar. Der Recheneinheit 6 werden als Eingangsdaten mindestens die gemessenen und/oder ermittelten Werte der Fahrgeschwindigkeit ν, der Gierrate ≙ und des Lenkeingriffs δ zugeführt. Ausgangsgrößen sind der lineare Schwimmwinkelwerte βlin und ein Fehler e. Der Fehler e ist die Abweichung des in der Recheneinheit 5 berechneten Wertes ≙lin von einem Messwert ≙:


  • Der Recheneinheit 6 werden mindestens die gemessenen und/oder ermittelten Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit ν, der Quer- und Längsbeschleunigung αy, αx und der Gierrate ≙ zugeführt. Der nichtlineare Zusammenhang zwischen dem Schwimmwinkel β und diesen Messgrößen ist durch die folgende nichtlineare Differentialgleichung gegeben:


  • Der Recheneinheit 5 werden außerdem der berechnete Schwimmwinkelwert βlin und der Fehler e zugeführt. Die Bestimmung erfolgt durch numerische Integration der Gleichung


  • Die fahrzustandsabhängige Rückführung ist abhängig von der Gültigkeit des linearen Modells. Dabei gilt:

    |e|→ ∞ ⇐ H(e) = 0,

    e → 0 ⇐ H(e) → Hmax
  • In einer Recheneinheit 7 werden die getrennt ermittelten Werte des Schwimmwinkels βlin, βnl zu einem gemeinsamen Schätzwert ≙ verknüpft. Die Fusion der ermittelten Schwimmwinkelwerte zu einem Schwimmwinkelschätzwert erfolgt durch eine gewichtete Addition:


  • Die Gewichtung ist abhängig von der Gültigkeit des linearen Modells und wird daher derart gewählt, dass gilt:

    e → 0 ⇐ ω = 1,

    |e| → ∞ = ⇐ ω = 0
  • Durch das Verfahren und/oder die Vorrichtung ist eine zuverlässige Ermittlung des Schwimmwinkels und der Schwimmwinkelgeschwindigkeit gegeben. Es besteht keine Einschränkung bzgl. eines zulässigen Bereichs. Das Schätzverfahren dient somit als Grundlage für beliebige Regelalgorithmen zur Verbesserung der Fahrdynamik.
  • Durch das Schätzverfahren sind beliebige Zustandsgrößen ermittelbar, welche in Abhängigkeit von direkt ermittelbaren Größen mindestens durch eine nichtlineare Differentialgleichung beschreibbar sind. Durch Linearisierung in einem Arbeitspunkt ist eine zugehörige linearisierte Differentialgleichung ermittelbar.

Claims (20)

1. Verfahren zur Ermittlung eines Schätzwertes ≙ eines nicht direkt messbaren Schwimmwinkels β in Fahrzeugen, wobei der Schwimmwinkel β mindestens durch eine nichtlineare Differentialgleichung beschreibbar ist, umfassend eine Lösung βnl der nichtlinearen Differentialgleichung durch numerische Integration, dadurch gekennzeichnet, dass
ein mindestens durch den Schwimmwinkel beschriebener Fahrzustand in einem Arbeitspunkt durch eine lineare oder linearisierte Differentialgleichung 1. Ordnung modelliert wird,
ein Wert βlin durch Lösen der linearen oder linearisierten Differentialgleichung ermittelt wird, und
zur Ermittlung des Schwimmwinkelschätzwertes ≙ die Lösung βnl mindestens mit dem ermittelten Wert βlin durch eine Fusion verknüpft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Formulierung der linearen Differentialgleichung ein lineares Einspurmodell verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Fahrzeuggeschwindigkeit ν, die Quer- und Längsbeschleunigung αy, αx und die Gierrate ≙ direkt zugängliche Messgrößen sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fusion eine gewichtete Addition der Werte βi des Schwimmwinkels umfasst:


5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gültigkeit der linearen oder linearisierten Differentialgleichung durch einen Fehler e bewertet wird und mindestens eine Gewichtung ωi für eine Addition der Werte der Zustandsgrößen βi in Abhängigkeit des Fehlers e bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler e aufgrund der Abweichung zwischen einer direkt messbaren Größe y und einer unter Verwendung der linearen oder linearisierten Differentialgleichung berechneten Größe ylin ermittelt wird: e = y - ylin.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Fehlers e gefiltert wird.
8. Verfahren nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlineare Differentialgleichung für die numerische Integration um eine zustandsabhängige Rückführung erweitert wird:


9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung für die zustandsabhängige Rückführung H abhängig von dem Fehler e ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der Gewichtung ωi und der Verstärkung H durch Fahrversuche ermittelt werden.
11. Vorrichtung zur Ermittlung Schätzwertes ≙ eines nicht direkt messbaren Schwimmwinkels β in Fahrzeugen, wobei der Schwimmwinkel β mindestens durch eine nichtlineare Differentialgleichung beschreibbar ist, umfassend eine Recheneinheit (5) zur Lösung βnl, der nichtlinearen Differentialgleichung durch numerische Integration, dadurch gekennzeichnet, dass
ein mindestens durch den Schwimmwinkel beschriebener Fahrzustand in einem Arbeitspunkt durch eine lineare oder linearisierte Differentialgleichung 1. Ordnung modellierbar ist,
in einer Recheneinheit (6) ein Wert βlin durch Lösen der linearen oder linearisierten Differentialgleichung ermittelbar ist, und
in einer Recheneinheit (7) der Schwimmwinkelschätzwertes ≙ durch eine Fusion der Lösung βnl mit mindestens dem ermittelten Wert βlin ermittelbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Formulierung der linearen Differentialgleichung ein lineares Einspurmodell verwendet wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch Sensor- und/oder Recheneinheiten mindestens die Fahrzeuggeschwindigkeit ν, die Quer- und Längsbeschleunigung αy, αx und die Gierrate ≙ direkt ermittelbar sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (7) eine gewichtete Addition der ermittelten Werte βi umfasst:


15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Recheneinheit (6) die Gültigkeit der linearen oder linearisierten Differentialgleichung durch einen Fehler e bewertbar ist und in der Recheneinheit (7) mindestens eine Gewichtung ω für eine Addition der Werte βi in Abhängigkeit des Fehlers e bestimmbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Recheneinheit (6) der Fehler e aufgrund der Abweichung zwischen einer direkt messbaren Größe y und einer unter Verwendung der linearen oder linearisierten Differentialgleichung berechneten Größe ylin ermittelbar ist: e = y - ylin.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (6) eine Filter des Fehlers e umfasst.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlineare Differentialgleichung für die numerische Integration in der Recheneinheit (5) um eine zustandsabhängige Rückführung erweiterbar ist:


19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung für die zustandsabhängige Rückführung H abhängig von dem Fehler e ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der Gewichtung ωi und der Verstärkung H durch Fahrversuche ermittelbar sind.
DE10215464A 2002-03-28 2002-03-28 Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen einer Zustandsgröße Expired - Fee Related DE10215464B9 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10215464A DE10215464B9 (de) 2002-03-28 2002-03-28 Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen einer Zustandsgröße

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10215464A DE10215464B9 (de) 2002-03-28 2002-03-28 Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen einer Zustandsgröße

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE10215464A1 true DE10215464A1 (de) 2003-10-16
DE10215464B4 DE10215464B4 (de) 2013-08-29
DE10215464B9 DE10215464B9 (de) 2013-11-07

Family

ID=28051212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10215464A Expired - Fee Related DE10215464B9 (de) 2002-03-28 2002-03-28 Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen einer Zustandsgröße

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10215464B9 (de)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10320809A1 (de) * 2003-05-08 2004-11-25 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zur Erkennung und Überwachung der Bewegung bei Fahrzeugen
EP1564097A1 (de) * 2004-02-12 2005-08-17 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Vorrichtung und Verfahren zur Abschätzung des Zustandes eines Kraftfahrzeuges
EP1743819A1 (de) * 2005-07-12 2007-01-17 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Gier- bzw. Rollbewegung bei einem Fahrzeug
FR2900114A1 (fr) * 2006-04-21 2007-10-26 Renault Sas Dispositif d'estimation de l'angle de derive d'un vehicule
EP2093115A1 (de) * 2008-02-23 2009-08-26 GM Global Technology Operations, Inc. Verfahren zur Schätzung der Spurhaltungsstabilität eines Fahrzeugs
EP2674337A1 (de) * 2012-06-14 2013-12-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Erzeugung eines Schwimmwinkelsignals
CN105423991A (zh) * 2015-12-31 2016-03-23 金华职业技术学院 一种风机风叶锥度的测试方法
EP3059130A1 (de) * 2015-02-20 2016-08-24 Volvo Car Corporation Verfahren, anordnung und system zur schätzung der fahrzeugsteifigkeit bei kurvenfahrt

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0615892A1 (de) * 1993-03-17 1994-09-21 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung des Gierwinkels eines Fahrzeugs
DE19515046A1 (de) * 1994-11-25 1996-06-27 Teves Gmbh Alfred System zur Fahrstabilitätsregelung
EP0970876A2 (de) * 1998-07-10 2000-01-12 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Radschlupfwinkelerfassungssystem für ein Kraftfahrzeug
DE10059030A1 (de) * 1999-11-29 2001-06-13 Aisin Seiki Gerät zum Schätzen eines Fahrzeugseitenschlupfwinkels

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4030653A1 (de) * 1990-09-28 1992-04-02 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum bestimmen der schraeglaufwinkel und/oder der seitenfuehrungskraefte eines gebremsten fahrzeuges
JPH1164008A (ja) * 1997-08-14 1999-03-05 Mitsubishi Electric Corp 車両横すべり角検出装置
DE10212582B4 (de) * 2002-03-15 2013-11-07 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Fahrdynamik

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0615892A1 (de) * 1993-03-17 1994-09-21 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung des Gierwinkels eines Fahrzeugs
DE19515046A1 (de) * 1994-11-25 1996-06-27 Teves Gmbh Alfred System zur Fahrstabilitätsregelung
EP0970876A2 (de) * 1998-07-10 2000-01-12 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Radschlupfwinkelerfassungssystem für ein Kraftfahrzeug
DE10059030A1 (de) * 1999-11-29 2001-06-13 Aisin Seiki Gerät zum Schätzen eines Fahrzeugseitenschlupfwinkels

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 11064008 A., In: Patent Abstracts of Japan *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10320809A1 (de) * 2003-05-08 2004-11-25 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zur Erkennung und Überwachung der Bewegung bei Fahrzeugen
EP1564097A1 (de) * 2004-02-12 2005-08-17 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Vorrichtung und Verfahren zur Abschätzung des Zustandes eines Kraftfahrzeuges
EP1743819A1 (de) * 2005-07-12 2007-01-17 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Gier- bzw. Rollbewegung bei einem Fahrzeug
FR2900114A1 (fr) * 2006-04-21 2007-10-26 Renault Sas Dispositif d'estimation de l'angle de derive d'un vehicule
WO2007122336A1 (fr) * 2006-04-21 2007-11-01 Renault S.A.S. Dispositif d'estimation de l'angle de derive d'un vehicule
EP2093115A1 (de) * 2008-02-23 2009-08-26 GM Global Technology Operations, Inc. Verfahren zur Schätzung der Spurhaltungsstabilität eines Fahrzeugs
EP2674337A1 (de) * 2012-06-14 2013-12-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Erzeugung eines Schwimmwinkelsignals
DE102012011837A1 (de) * 2012-06-14 2013-12-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Erzeugung eines Schwimmwinkelsignals
EP3059130A1 (de) * 2015-02-20 2016-08-24 Volvo Car Corporation Verfahren, anordnung und system zur schätzung der fahrzeugsteifigkeit bei kurvenfahrt
US10124809B2 (en) 2015-02-20 2018-11-13 Volvo Car Corporation Method, arrangement and system for estimating vehicle cornering stiffness
CN105423991A (zh) * 2015-12-31 2016-03-23 金华职业技术学院 一种风机风叶锥度的测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE10215464B4 (de) 2013-08-29
DE10215464B9 (de) 2013-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112018006161B4 (de) System und Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs
DE102008021715B4 (de) System zum Schätzen von Fahrzeugzuständen für eine Überschlagvermeidung
DE4325413C2 (de) Verfahren zur Bestimmung des Fahrverhalten charakterisierender Größen
EP0751888B1 (de) Schaltungsanordnung zum auswerten der signale eines giergeschwindigkeitssensors
DE4228414B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Sensorsignalen
DE102004019320A1 (de) System zum Reproduzieren des dynamischen Verhaltens eines Fahrzeugs
DE10212582B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Fahrdynamik
DE69614975T2 (de) Vorrichtung zur Bestimmung einer geschätzten Bewegungszustandsgrösse eines Fahrzeuges
EP3204792B1 (de) Verfahren zum bereitstellen von hinderniskarten für fahrzeuge
DE102018107867B4 (de) Systeme zum Schätzen eines Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten und der Fahrzeug-Quergeschwindigkeit unter Verwendung eines entkoppelten dynamischen Modells
DE10306829B4 (de) Ermittlung von Fahrzeug-Geschwindigkeiten mit Hilfe von lineare Parameter und Verstärkung variierenden Planungs-Theorien
DE102014212703A1 (de) M2XPro-Überwachung durch Integritätsmaßspeicherung
DE102008051962A1 (de) Verfahren mit rekonfigurierbarer Struktur zum Schätzen der Quergeschwindigkeit eines Fahrzeugs
DE102010050278A1 (de) Verfahren zum Schätzen eines Schwimmwinkels
DE102009004415B4 (de) Verfahren und Systeme zum Berechnen der Gierverstärkung für die Verwendung bei der Steuerung eines Fahrzeugs
DE10215464A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen einer Zustandsgröße
DE102021130555A1 (de) Echtzeitschätzung der von einem lenkungsstellantrieb erreichbaren winkel-, geschwindigkeits- und beschleunigungskapazität
EP1564097A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Abschätzung des Zustandes eines Kraftfahrzeuges
DE4218087C2 (de) Verfahren zur Ermittlung des Dämpfungskoeffizienten einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges
DE102012010553A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines aktiven Fahrwerks
DE10003739C2 (de) Verfahren und System zur Identifikation von Systemparametern in Fahrzeugen
DE102004058359A1 (de) Verfahren und System zur Fahrbewegungssteuerung
DE102018123092A1 (de) Verfahren zum Bestimmen einer lateralen Geschwindigkeit sowie einer Gierrate für eine Eigenbewegung eines Kraftfahrzeugs
EP4355639A1 (de) Verfahren und detektionseinheit zur detektion einer wahrscheinlichkeit, dass ein lenkelement eines fahrzeugs von einer hand eines fahrers gehaltenen wird
DE102022105028A1 (de) Verfahren und system zum messen und kalibrieren von lenkungsparametern eines fahrzeugs, medium und autonomes fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
R084 Declaration of willingness to licence

Effective date: 20110924

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R082 Change of representative
R020 Patent grant now final

Effective date: 20131130

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee