TY - BOOK

T1 - Echtzeitfähige Schätzung dynamischer Zustände im Sattelzug

AU - Ziaukas, Zygimantas

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Moderne PKW sind umfangreich mit Sensorik sowie darauf basierenden Fahrassistenzsystemen ausgestattet und entwickeln sich stetig weiter hin zu autonomen Fahrzeugen. Eine ähnliche Si- tuation ist bei der Zugmaschine von Sattelzügen zu vernehmen. Eine genauere Betrachtung des Sattelaufliegers offenbart, dass dieser lediglich in einem sehr geringen Maße mit elektronischen Komponenten ausgestattet ist. Dies hat zur Folge, dass aufgrund fehlender fahrdynamischer und sicherheitsrelevanter Informationen der Sattelauflieger sich potenziell zum Hindernis bei der Ent- wicklung autonom fahrender Sattelzüge entwickeln kann. Um dem vorzubeugen, werden in dieser Arbeit Ansätze erarbeitet, mit denen auf Grundlage von heute im Sattelauflieger serienmäßig verfügbarer Sensorik zusätzliche Informationen über fahrdynamische Zustände des Aufliegers generiert werden können. Da die direkte messtechnische Erfassung einiger Zustände teilweise nur mit enormem technischen Aufwand realisierbar ist, kommen für diese häufig Schätzverfahren in Betracht. Grundsätzlich eignen sich zur Schätzung dynamischer Zustände verschiedene Methoden. In der Fahrzeugtechnik wurden in der Vergangenheit überwiegend modellbasierte Ansätze herangezogen. Diese haben zur Eigenschaft, dass sie physikalisch interpretierbar sind, erfordern gleichzeitig jedoch ein tiefgreifen- des Systemverständnis. In der jüngeren Vergangenheit kommen vermehrt datenbasierte Methoden zum Einsatz, motiviert durch die erfolgreiche Anwendung in anderen Forschungsgebieten wie der Bildverarbeitung, der Signalverarbeitung und der Robotik. Datenbasierte Methoden sind in der Lage, komplexe Zusammenhänge auf Grundlage von Messdaten zu erlernen, ohne dass eine detaillierte physikalische Kenntnis über das zugrundeliegende System erforderlich wäre. Darunter leidet die Interpretierbarkeit des Lösungswegs. Im Fokus dieser Arbeit stehen die Analyse und der Vergleich von modell- und datenbasierten Methoden zur echtzeitfähigen Schätzung des Knick- winkels und der Reifenquerkräfte im Sattelauflieger. Die Ansätze bedienen sicher keiner über den Serienstandard hinausgehender Sensoren und erfordern keine Kommunikation zur Zugmaschine. Die gewählten Zielgrößen liefern erweiterte Kenntnisse über den dynamischen Fahrzustand sowie den Lasteintrag auf das Fahrwerk und dienen zur Überwachung des Verschleißzustands sicherheits- relevanter Fahrwerkskomponenten. In einem ersten Schritt erfolgen die Untersuchungen in der Simulation. Dafür und für den modellbasierten Ansatz wird ein Sattelzugquerdynamikmodell ent- wickelt und in Anpassung an ein Versuchsfahrzeug parametriert. In einem zweiten Schritt werden die Erkenntnisse aus der Simulation auf das Versuchsfahrzeug übertragen und in experimentellen Versuchsfahrten auf einer Teststrecke sowie im öffentlichen Straßenverkehr validiert.

AB - Moderne PKW sind umfangreich mit Sensorik sowie darauf basierenden Fahrassistenzsystemen ausgestattet und entwickeln sich stetig weiter hin zu autonomen Fahrzeugen. Eine ähnliche Si- tuation ist bei der Zugmaschine von Sattelzügen zu vernehmen. Eine genauere Betrachtung des Sattelaufliegers offenbart, dass dieser lediglich in einem sehr geringen Maße mit elektronischen Komponenten ausgestattet ist. Dies hat zur Folge, dass aufgrund fehlender fahrdynamischer und sicherheitsrelevanter Informationen der Sattelauflieger sich potenziell zum Hindernis bei der Ent- wicklung autonom fahrender Sattelzüge entwickeln kann. Um dem vorzubeugen, werden in dieser Arbeit Ansätze erarbeitet, mit denen auf Grundlage von heute im Sattelauflieger serienmäßig verfügbarer Sensorik zusätzliche Informationen über fahrdynamische Zustände des Aufliegers generiert werden können. Da die direkte messtechnische Erfassung einiger Zustände teilweise nur mit enormem technischen Aufwand realisierbar ist, kommen für diese häufig Schätzverfahren in Betracht. Grundsätzlich eignen sich zur Schätzung dynamischer Zustände verschiedene Methoden. In der Fahrzeugtechnik wurden in der Vergangenheit überwiegend modellbasierte Ansätze herangezogen. Diese haben zur Eigenschaft, dass sie physikalisch interpretierbar sind, erfordern gleichzeitig jedoch ein tiefgreifen- des Systemverständnis. In der jüngeren Vergangenheit kommen vermehrt datenbasierte Methoden zum Einsatz, motiviert durch die erfolgreiche Anwendung in anderen Forschungsgebieten wie der Bildverarbeitung, der Signalverarbeitung und der Robotik. Datenbasierte Methoden sind in der Lage, komplexe Zusammenhänge auf Grundlage von Messdaten zu erlernen, ohne dass eine detaillierte physikalische Kenntnis über das zugrundeliegende System erforderlich wäre. Darunter leidet die Interpretierbarkeit des Lösungswegs. Im Fokus dieser Arbeit stehen die Analyse und der Vergleich von modell- und datenbasierten Methoden zur echtzeitfähigen Schätzung des Knick- winkels und der Reifenquerkräfte im Sattelauflieger. Die Ansätze bedienen sicher keiner über den Serienstandard hinausgehender Sensoren und erfordern keine Kommunikation zur Zugmaschine. Die gewählten Zielgrößen liefern erweiterte Kenntnisse über den dynamischen Fahrzustand sowie den Lasteintrag auf das Fahrwerk und dienen zur Überwachung des Verschleißzustands sicherheits- relevanter Fahrwerkskomponenten. In einem ersten Schritt erfolgen die Untersuchungen in der Simulation. Dafür und für den modellbasierten Ansatz wird ein Sattelzugquerdynamikmodell ent- wickelt und in Anpassung an ein Versuchsfahrzeug parametriert. In einem zweiten Schritt werden die Erkenntnisse aus der Simulation auf das Versuchsfahrzeug übertragen und in experimentellen Versuchsfahrten auf einer Teststrecke sowie im öffentlichen Straßenverkehr validiert.

U2 - 10.15488/14017

DO - 10.15488/14017

M3 - Dissertation

CY - Hannover

ER -