AT522588A4

AT522588A4 - Verfahren zur korrektur einer gierrate

Info

Publication number: AT522588A4
Application number: ATA51142/2019A
Authority: AT
Inventors: Haydl Dipl Ing Andreas
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-12-15
Also published as: AT522588B1; DE102020133651A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Gierrate bei einem – insbesondere autonom betreibbaren – Fahrzeug, wobei eine aktuelle Ist-Gierrate (Aist) ermittelt wird und zumindest ein Lenkungswinkel (α) bei Abweichung der Ist-Gierrate (Aist) von einer aus einer Normal-Gierrate (Aα,v) ermittelten Soll-Gierrate (A(α, v)) mittels eines Lenkungsreglers korrigiert wird, wobei zumindest eine Normal-Gierrate (Aα,v) des Fahrzeuges aufgrund zumindest einer definierten Fahrzeuggeschwindigkeit (v), eines Lenkwinkelinputs (α) und eines definierten Fahrzeuggewichtes bestimmt und eine Basisabstimmung der Reglerparameter des Lenkungsreglers durchgeführt wird. Zur Entlastung des Lenkungsreglers ist vorgesehen, dass zumindest ein für eine Abweichung der Ist-Gierrate (Aist) von der Soll-Gierrate (A(α, v)) bestimmter Korrekturwert (Kα,v) für den Lenkwinkelinput (α) einem Vorsteuerwert (W) für den Lenkungsregler zugeordnet wird und die Stellgröße des Lenkungsreglers mit dem Vorsteuerwert (W) beaufschlagt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Gierrate bei einem insbesondere autonom betreibbaren - Fahrzeug, wobei eine aktuelle Ist-Gierrate ermittelt wird und zumindest ein Lenkungswinkel bei Abweichung der Ist-Gierrate von einer aus einer Normal-Gierrate ermittelten Soll-Gierrate mittels eines Lenkungsreglers korrigiert wird, wobei zumindest eine Normal-Gierrate des Fahrzeuges aufgrund einer Fahrzeuggeschwindigkeit, eines Lenkwinkelinputs und eines Fahrzeuggewichtes bestimmt und eine Basisabstimmung der Reglerparameter

des Lenkungsreglers durchgeführt wird.

Die Gierrate bezeichnet die Winkelgeschwindigkeit der Drehung eines Fahrzeuges

um die Hochachse.

Aus der DE 10 2008 011 017 A ist eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung zum Steuern des Fahrzeugverhaltens bekannt, welche eine Lenkwinkelsteuerungseinrichtung zum Korrigieren eines Lenkwinkels auf der Basis der zulässigen Antriebskräfte der einzelnen Antriebsräder aufweist. Die Lenkwinkelsteuereinrichtung berechnet auf der Basis der zulässigen Antriebskräfte der einzelnen Räder ein Giermoment, welches aufgrund einer Differenz der

Antriebskräfte zwischen einem linken und einem rechten Rad auftritt.

Die WO 2016/121546 A1 offenbart eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung, welche eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer normalen Gierrate aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Lenkwinkels aufweist. Weiters weist die Fahrzeugsteuerungseinrichtung eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung eines Sollgiermomentes aufgrund einer Abweichung zwischen einer normalen Gierrate und einer aktuellen Gierrate auf. Eine Giermomentregeleinrichtung dient dazu ein Sollgiermoment durch Antriebs- oder Bremskraftbefehle für jedes Rad bereitzustellen. Eine ähnliche Fahrzeugsteuereinrichtung ist aus der

US 9,296,418 B2 bekannt.

Ändert sich die der der Basisabstimmung der Steuerungseinrichtung zugrunde liegenden Fahrzeugkonfiguration oder ändert sich das Fahrzeuggewicht im Vergleich zu dem der Basisabstimmung zugrunde liegenden Fahrzeuggewicht, so sind bei denn bekannten Fahrzeugsteuerungseinrichtung ständig Regeleingriffe erforderlich,

was den Regler belastet und sich nachteilig auf die Regelgeschwindigkeit und die

Lebensdauer des Lenkregelgers auswirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entlastung des Lenkungsreglers zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zumindest ein bei Abweichung der Ist-Gierrate von der Soll-Gierrate bestimmter Korrekturwert für den Lenkwinkelinput einem Vorsteuerwert für den Lenkungsregler zugeordnet wird und

die Stellgröße des Lenkungsreglers mit dem Vorsteuerwert beaufschlagt wird.

Ein Vorsteuerwert einer Vorsteuerung eines Reglers ist ein Wert mit dem eine Stellgröße des Reglers beaufschlagt wird, wobei der Vorsteuerwert unabhängig von

den Zuständen der Regelstrecke und daraus resultierenden Messungen ist.

Dadurch, dass die Korrektur des Lenkwinkelinputs als Vorsteuerung durchgeführt wird, wird der Lenkungsregler wesentlich entlastet. Die Stellgröße des Lenkungsreglers kann dabei additiv oder multiplikativ mit dem Vorsteuerwert beaufschlagt werden.

Der Korrekturwert wird vorteilhafterweise für verschiedene Fahrgeschwindigkeiten und/oder Lenkwinkel ermittelt und Vorsteuerwerten zugeordnet, wobei vorzugsweise der Korrekturwert in einem Korrekturkennfeld und/oder der Vorsteuerwert in einem Vorsteuerkennfeld als Funktion der Fahrgeschwindigkeit

und/oder des Lenkwinkelinputs abgespeichert wird/werden.

Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht dabei vor, dass der Vorsteuerwert in einem selbstlernenden Prozess ermittelt und/oder nachjustiert wird.

Korrekturen mittels Vorsteuerwerten eignen sich vor allem für alle Abweichungen, die auf statische Ursachen, beispielsweise Änderungen in der Ausstattung des Fahrzeuges und/oder Gewichtes, zurückzuführen sind. Daher wird in einer Ausführungsvariante der Erfindung vor der Zuordnung des Korrekturwertes zu dem Vorsteuerwert - vorzugsweise vor der Speicherung des Korrekturwertes in einem Korrekturkennfeld - geprüft, ob die Abweichung der Ist-Gierrate von der SollGierrate über eine definierte Zeitdauer anhält und/oder wiederholt bei der entsprechenden Geschwindigkeit und dem entsprechenden Lenkwinkelinput auftritt.

Eine Zuordnung des Korrekturwertes zu dem Vorsteuerwert wird nur dann

durchgeführt wird, wenn die Abweichung der Ist-Gierrate von der Soll-Gierrate über eine definierte Zeitdauer anhält und/oder wiederholt bei der entsprechenden Geschwindigkeit und dem entsprechenden Lenkwinkelinput auftritt.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei in der Fig. das erfindungsgemäße Verfahren schematisch

dargestellt ist.

Während des Entwicklungsprozesses des Fahrzeuges wird eine Basisabstimmung der Reglerparameter des Lenkungsreglers vorgenommen. Dabei wird für ein nicht verschliessenes Fahrzeug - beispielsweise für ein Fahrzeug im Auslieferungszustand mit Serienbereifung - eine Messung der sich ergebenden Normal-Gierrate Aq„ in rad/sec über der Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem Lenkwinkelinput a durchgeführt und diese sich ergebende Normal-Gierrate Aa als Soll-Gierrate

A (a, v) als Funktion des Lenkwinkelinputs a und der Fahrzeuggeschwindigkeit v

abgespeichert:

v km/h 10 20 30 40 50 60 v.. ... 200 a°

50 As1ı0 |As20 | As3o | As40 | Asso | As,60 ... ... | As,200 10° A10,10 | Ai0,20 | Aio,30 | Ar0,40 | A0,50 | A060 | ... ... | A10,200 150 Aı5,10 | Aı5,20 | Aıs,30 | Aıs,40 | Aıs,50 | A560 „| Ay5,200 200 Azo,10 | Azo,20 | Azo,3o | Azo,40 | Azo,5so | Azo,60 Ye ... | Azo,200 45° Aas5,10 | Aa5,20 | Aas,30 | Aa5,40 | Aa5,50 | Aas5,60 ... „1. | Ad5,200 60° Aeo,10 | Aso,20 | Aso,‚30 | Aso,40 | Aso,‚50 | As0,60 Ye ... | Aso,200 90° Ag0,10 | Aso,20 | Aso,30 | Aso,40 | Aso,‚50 | Aso6o | ... ... | Ago,200

Bei der Umsetzung im realen Fahrbetrieb fährt ein Fahrzeug beispielsweise mit einer Geschwindigkeit v von 50 km/h und der Lenkwinkelinput a beträgt 30°. Dabei

wird aber nur eine Ist-Gierrate Aist des Fahrzeuges gemessen, die 0,9 * Azo,50 beträgt. Eine kurzfristige Abweichung der Ist-Gierrate Aist von der Soll-Gierrate SollGierrate A(a, v) kann auf kurzfristige Einflüsse - wie etwa Wind oder Fahrzeugneigung - zurückzuführen sein, welche dynamisch durch den Lenkungsregler ausgeglichen werden können. Bei einer langfristigen Abweichung der Ist-Gierrate Aist von der Soll-Gierrate Soll-Gierrate A(a, v) können Ausstattungsunterschiede, beispielsweise unterschiedlicher Reifenfabrikate, Reifentypen, Reifengrößen, Felgengrößen und/oder eine Änderung im Fahrzeuggewicht die Ursache sein. Derartige Einflüsse müssten konventionell durch den Lenkungsregler ständig regeltechnisch ausgeglichen werden, was diesen

zusätzlich stark belastet.

Die Erfindung geht stattdessen einen anderen Weg:

Wenn ausgeschlossen werden kann, dass die Abweichung auf eine kurzzeitige dynamische Einflussgröße - beispielsweise auf Windeinfluss oder Fahrbahnneigung — zurückzuführen ist, so wird in einem Korrekturkennfeld zum Beispiel an der Stelle

v=50 km/h und a=30° ein erhöhender Korrekturwert Kay = Kzo,so eingetragen:

v km/h 10 20 30 40 50 60 v.. x. 200 a°

co K5,10 | Ks5,20 | Ks,30 | Ks5,40 | Ks5,50 | K5,60 ... ‚1 | K5,200 10° Kıo,10 | Kıo,20 | Kıo,30 | Kıo,40 | Kıo,50 | Kıo,60 ... ‚1 | Kı0,200 150 Kıs,10 | Kıs,20 | Kıs,30 | Kıs,40 | Kıs,5o | Kıs,6o ... ‚1 | Kı5,200 200 Kzo,10 | Kzo,20 | Kzo,30 | Kz3o,40 | Kzo,5s0 | Kzo,60 ... ... | K30,200 45° Kas,10 | Ka5,20 | Kas,30 | Kas,40 | Ka5,50 | Ka5,60 ... „2 | Ka5,200 60° K60,10 | K60,20 | K6o,30 | K60o,40 | K60o,50 | K60,60 ... „1 | K60,200 900 Koo,10 | Koo,20 | Koo,30 | Koo,40 | Koo,50 | Koo,60 ... „1 | K90,200

Dieser Korrekturwert Kay = Kzo,so wird beim nächsten Mal, wenn das Fahrzeug wieder mit einer Geschwindigkeit v von 50 km/h und einem Lenkwinkelinput a von 30° betrieben wird, einem Vorsteuerwert W zugeordnet für die Stellgröße des Lenkungsreglers zugeordnet und dieser Vorsteuerwert W entweder additiv oder multiplikativ auf den Lenkwinkelinput a aufgerechnet. Dies bedeutet, dass das Regelsystem des Lenkungsreglers als Stellgrößenausgang für den Lenkwinkelinput a mehr als 30° ausgibt und sich so an die Soll-Gierrate Azo,so in diesem Punkt „heranlernt“. Im Falle eines Überschwingens oder einer zu hohen Ist-Gierrate Ast lernt das Regelsystem entsprechend in die andere Richtung.

Im Entwicklungsprozess wird also die Fahrzeuggierrate gemessen und dieser Sollwert A(a, v) für die Gierrate als Funktion des Lenkwinkelinputs a und der Fahrzeuggeschwindigkeit v abgelegt. Im Fahrzeugbetrieb wird die Fahrzeuggierrate

gemessen und als Istwert Aist der Gierrate in % vom Sollwert A (a, v) abgelegt.

Zeigt der Abgleich zwischen Sollwert A (a, v) und Istwert Aist der Gierrate eine Abweichung, zum Beispiel von z.B. 10% vom Sollwert A (a, v), also etwa 0,9:A (a, v), so muss der Lenkwinkelinput a angehoben werden, um den Sollwert

A (a, v) zu erreichen.

In der ersten Näherung wird der Lenkwinkelinput a um einen applizierbaren Wert angehoben auf den korrigierten Lenkwinkelinput Acerr. Der korrigierte Lenkwinkelinput Acerr wird an das Lenksystem ausgegeben, um für die gegebene Fahrzeuggeschwindigkeit den Sollgierrate A (a, v) zu erreichen.

Sollte beim nächsten Lenkvorgang der Istwert Aisı für die Gierrate unter dem Sollwert A (a, v) liegen, wird der Lenkwinkelinput a weiter angehoben. Sollte beim nächsten Lenkvorgang der Istwert Aisı für die Gierrate über dem Sollwert A (a, v) liegen, wird der Lenkwinkelinput a reduziert.

In der Fig. sind die wesentlichen Schritte des Verfahrens im Fahrbetrieb schematisch dargestellt. Im Schritt 1 wird geprüft, ob der Istwert Aisı der Gierrate vom entsprechenden Sollwert A(a,v) abweicht. Falls keine Abweichung festzustellen ist, ist keine Aktion notwendig (Bezugszeichen 2). Ergibt die mit Bezugszeichen 3 angedeutete Abfrage Aist > A (a, v), dass der Istwert Aist der Gierrate größer ist als der entsprechende Sollwert A (a, v) abweicht, so wird ein entsprechender Korekturwert Kav < 1 für den Lenkwinkelinput a im Korrekturfeld eingetragen. Ist

der Istwert Aist der Gierrate kleiner ist als der entsprechende Sollwert A(a,v), so wird ein entsprechender Korrekturwert Kav > 1 für den Lenkwinkelinput a im Korrekturfeld eingetragen. Sollte beim nächsten Lenkvorgang der Istwert für die

Gierrate unter de

Das erfindungsgemäße Verfahren kann immer dann zum Einsatz gelangen, wenn zwischen dem Lenkwinkelinput und dem Stellwinkel der angelenkten Räder ein Stellglied existiert.

e Der Lenkwinkelinput kann manuell durch den Fahrer oder automatisiert zum Beispiel durch ein autonomes System erfolgen.

e Das Stellglied kann eine hydraulische, elektrische, elektro-hydraulische, pneumatische oder jede andere Art einer kontrollierbaren Kontrolle zur Umsetzung von Lenkwinkel auf Anstellwinkel der gelenkten Räder sein.

e Die positive Korrektur (Anhebung der Gierrate) oder negative Korrektur (Reduktion der Gierrate) durch das Verfahren wird von dem Stellglied

zusätzlich zum Grundausgabewert additiv oder multiplikativ umgesetzt.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können Abweichungen von der Soll-

Gierrate zur Ist-Gierrate korrigiert werden.

Solche Abweichungen können ihre Ursachen haben in:

e Unterschiedlichen Räder-/Reifenkombinationen (Breite, Durchmesser, Winterreifen/Sommerreifen);

e Reifenverschleiß;

e allgemeiner Verschleiß (zum Beispiel erhöhtes Lenkungsspiel, Spiel in den Traggelenken, etc.);

e unterschiedliche Ausstattungsvarianten können ein abweichendes Fahrzeuggesamtgewicht von dem des Basisfahrzeuges und somit eine geänderte Gierrate verursachen;

e unterschiedliche Beladungszustände;

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Regelaufwand und der Verschleiß

des Lenkungsreglers wesentlich verringert werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Korrektur einer Gierrate bei einem - insbesondere autonom betreibbaren - Fahrzeug, wobei eine aktuelle Ist-Gierrate (Aistı) ermittelt wird und zumindest ein Lenkungswinkel (a) bei Abweichung der Ist-Gierrate (Aist) von einer aus einer Normal-Gierrate (Aa) ermittelten Soll-Gierrate (A(a, v)) mittels eines Lenkungsreglers korrigiert wird, wobei zumindest eine NormalGierrate (As) des Fahrzeuges aufgrund zumindest einer definierten Fahrzeuggeschwindigkeit (v), eines Lenkwinkelinputs (a) und eines definierten Fahrzeuggewichtes bestimmt und eine Basisabstimmung der Reglerparameter des Lenkungsreglers durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein für eine Abweichung der Ist-Gierrate (Aist) von der Soll-Gierrate (A(a, v)) bestimmter Korrekturwert (Ka) für den Lenkwinkelinput (a) einem Vorsteuerwert (W) für den Lenkungsregler zugeordnet wird und die Stellgröße des Lenkungsreglers mit dem Vorsteuerwert (W) beaufschlagt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (Ka) in einem Korrekturkennfeld und/oder der Vorsteuerwert (W) in einem Vorsteuerkennfeld als Funktion der Fahrgeschwindigkeit (v) und/oder des Lenkwinkelinputs (a) abgespeichert wird/werden.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteuerwert (W) in einem selbstlernenden Prozess ermittelt und/oder nachjustiert wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße des Lenkungsreglers additiv oder multiplikativ mit dem

Vorsteuerwert (W) beaufschlagt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Zuordnung des Korrekturwertes zu dem Vorsteuerwert (W) vorzugsweise vor der Speicherung des Korrekturwertes in einem Korrekturkennfeld - geprüft wird, ob die Abweichung der Ist-Gierrate (Aist) von der Soll-Gierrate (A(a, v)) über eine definierte Zeitdauer anhält und/oder wiederholt bei der entsprechenden Geschwindigkeit (v) und dem entsprechenden Lenkwinkelinput (a) auftritt, und eine Zuordnung des

Korrekturwertes zu dem Vorsteuerwert (W) nur dann durchgeführt wird, wenn

die Abweichung der Ist-Gierrate (Aist) von der Soll-Gierrate (A(a, v)) über eine definierte Zeitdauer anhält und/oder wiederholt bei der entsprechenden Geschwindigkeit (v) und dem entsprechenden Lenkwinkelinput (a) auftritt.

2019 12 20 FÜ