Zur Identifikation mechatronischer Stellglieder mit Reibung bei ...

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3 SEMI-PHYSIKALISCHE MODELLIERUNG der Drosselklappe ist. Die Bewertung des Modells für das AGR erfolgt durch einen Vergleich zwischen Simulation und „frischen“ Messdaten (Abbildung 3.13). Wie in Abbildung 3.13 zu erkennen, verläuft die Simulation prinzipiell wie die Messung. Mit dem zweistufigen Schätz- verfahren tritt eine größere Abweichung auf. Besonders im Bereich zwischen 2, 2 s und 2, 7 s sind jedoch Abweichungen zu erkennen. Der simulierte Verlauf beim Öffnen (von 10 ◦ zu 89 ◦ ) ist im Vergleich zum Verlauf in der Messung kontinuierlich zu langsam. Die Hauptursache ist, dass die Federvorspannung zu klein geschätzt ist. Dieser Fehler lässt sich durch An- passung der geschätzten Parameter beheben. Außerdem sind die Residuen für die beiden Schätzverfahren etwa symmetrisch um den Messwert verteilt. Es ist in Abbildung 3.13 und Tastverhältnis in % 100 50 Zeit in s 0 0 5 10 15 20 25 Abbildung 3.13: Vergleich zwischen Messung und Simulation anhand von nicht zur Identifikation verwendeten Messdaten für das AGR-Ventil (Validierung) in Tabelle 3.3 zu erkennen, dass das dreistufige Schätzverfahren eine bessere Modellgüte liefert. Es wird vermutet, dass das dreistufige Verfahren die dynamischen Parameter a0, a1 und b0 besser schätzt. Der max. absolute Prädiktionsfehler mit den Validierungsdaten be- trägt beim dreistufigen Verfahren 7, 13 ◦ und der NRMSE 0, 06. Das Modell kann die Dynamik des AGR-Ventils gut erfassen. Nur ca. 5% der Messdaten führen zu einer Verletzung der 5%-Fehlerskala. Tabelle 3.4: Validierungsergebnisse mit zwei Bewertungskriterien für das AGR-Ventil Rechteckförmiges Ansteuersignal (Identifikationsdaten) APRTS (Validierungsdaten) Zweistufiges Schätzverfahren Dreistufiges Schätzverfahren eNRMSE 0, 06 0, 05 e ∞ 6, 78 ◦ 5, 31 ◦ eNRMSE 0, 08 0, 06 e ∞ 8, 86 ◦ 7, 13 ◦ 45
3.6 Echtzeitsimulation 3.6.1 Konzept der Echtzeitsimulation 3 SEMI-PHYSIKALISCHE MODELLIERUNG Als eine Teststrategie kann Hardware-in-the-Loop-Simulation (HiL-Simulation) ein System oder eine einzelne Komponente, z.B. ein Steuergerät als Teil eines Fahrzeuges, in einer virtuellen Umgebung testen. In diesem Fall können Komponenten eines Systems getestet werden, welches noch nicht im Ganzen existiert, oder auch Komponenten, deren Test un- ter realen Bedingungen sehr aufwändig wäre. Zum Test elektronischer Motorsteuergeräte kommt als Testaufbau ein CARTS-Simulator als Echtzeitprüfstand zum Einsatz. Als typi- sche HiL-Systeme leisten CARTS-Simulatoren einen wichtigen Beitrag in der Steuergeräte- Entwicklung. Sie simulieren Fahrer, Fahrzeug und Umwelt, um die Funktion oder das Dia- gnoseverhalten von Steuergeräten im Labor zu testen. Es lassen sich beliebige Situatio- nen reproduzieren, konsistent und umfangreich testen, ohne dass eine Gefahr für Fahrer und Fahrzeug entsteht. In Abbildung 3.14 wird das Konzept des CARTS-Simulators mit externem Motorsteuergerät dargestellt. Im wesentlich besteht der CARTS-Simulator aus den Fahrer- Eingabe Sensor Simulation Steuergeraet Steuergerät Chassis Simulation Parcour-Eingabe Aktuator Simulation HiL-Simulator Abbildung 3.14: Konzept des CARTS-Simulators mit externem Motorsteuergerät folgenden Komponenten: • Chassis-Simulation: Echtzeitmodelle für Antriebsstrang und Chassis • Aktuatoren-Simulation: Stellgliedmodelle im Fahrzeug wie z.B. Ventil, Drosselklappe, etc. • Sensoren-Simulation: Modelle für Positionssensor, Geschwindigkeitssensor, etc. In modernen Fahrzeugen ist eine Vielzahl verschiedener Aktuatoren eingebaut, um den Tur- bolader, die Nockenwellen oder das Verbrennungsgemisch des Motors (Treibstoff, Luft, Ab- gasrückführung) zu verstellen. Im CARTS-Simulator sind sie auf Echtzeithardware simuliert. Für die anderen kommen reale Stellglieder wie z.B. Drosselklappen oder Drallklappen zum Einsatz. Für die Automobilindustrie sollte als langfristiges Ziel angestrebt werden, dass in 46
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Vorwort VORWORT Die vorliegende Arb
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Abstract ABSTRACT This work investi
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Symbol Bedeutung im In j Index Moto
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ändert oder die maximale Anzahl de
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Veröffentlichte Beiträge Veröffe
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LITERATUR [Dun74] Dunn, J. „Well
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LITERATUR [MSY05] Ma, Q., Shao, L.
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