Schätzung des Schwimmwinkels und fahrdynamischer Parameter zur Verbesserung modellbasierter Fahrdynamikregelungen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Methode zur Schätzung der nichtmessbaren Bewegungsgrößen Schwerpunktgeschwindigkeit und Schwimmwinkel. Dafür wird lediglich die Sensorik der Electronic Stability Control genutzt. Damit eine modellbasierte Steuerung oder ein Führungsmodell auf Veränderung des querdynamischen Fahrverhaltens reagieren kann, werden zusätzlich die fahrdynamisch wichtigsten Parameter, wie die Schräglaufsteifigkeiten und der maximale Reibwert während des Fahrbetriebs geschätzt. Hierzu werden Fahrdynamikmodelle entwickelt, die alle erforderlichen Situationen, wie die Fahrt in der Steilkurve, Fahrten im physikalischen Grenzbereich auf Hoch- und Niedrigreibwert genau genug modellieren. Es wird gezeigt, warum ein Unscented Kalman-Filter im fahrdynamischen Grenzbereich durch die Berücksichtigung der Nichtlinearität der Achsquerkraftkennlinien den Schwimmwinkel robuster als der erweiterte Kalman-Filter schätzt.

This work deals with the development of a method for estimating the immeasurable quantities the vehicle velocity and the side-slip angle, only by using the sensors of the Electronic Stability Control. In order for a model-based control system to be able to react to changes in lateral dynamics behavior, the most important lateral dynamics parameters, such as the cornering stiffnesses and the maximum friction coefficient are additionally estimated. For this purpose, vehicle dynamics models are developed that accurately model all required situations, such as driving in banked curves and driving at the physical limit on high and low friction surfaces. It is shown why an Unscented-Kalman Filter can estimate the vehicle side-slip angle more robust than the Extended Kalman-Filter by considering the non-linearity of the lateral force axle models.