Identifikation nichtlinearer mechatronischer Systeme mit ...

5.6 Regelung der Drosselklappe 149
Zylinderkolben sowie durch das Öffnen der Ein- und Auslassventile 3 ein pulsierender
Luftmassenstrom, der als Störmoment auf die Drosselklappe wirkt. Der Luftmassenstrom
ist, außer von der Drehzahl des Verbrennungsmotors, von dem Öffnungswinkel
der Drosselklappe abhängig. Abbildung 5.34 zeigt exemplarisch den gemessenen
Luftmassenstrom ˙mL bei unterschiedlichen Verbrennungsmotordrehzahlen für die
halb geöffnete Drosselklappe. Es ist deutlich erkennbar, dass sowohl die Amplitude
als auch die Frequenz von der Verbrennungsmotordrehzahl abhängen.
Luftmassenstrom ˙mL[kg/h]
PSfrag replacements
mit
250
200
150
100
50
0
−50
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
Zeit [s]
˙m L bei 0 [U/min]
˙m L bei 1500 [U/min]
˙m L bei 3000 [U/min]
Abb. 5.34: Luftmassenstrom bei halb geöffneter Drosselklappe
Die Durchführung der Versuche war nun wie folgt: Zunächst wurde eine konstante
Verbrennungsmotordrehzahl eingestellt. Anschließend wurden dann vier verschiedene
Drosselklappenstellungen angefahren. Dies wurde nun für jeden Reglertyp wiederholt.
In den Abbildungen 5.35 bis 5.40 sind die Regelergebnisse für den PID-Regler, den
Zustandsregler und den adaptiven PI-Zustandsregler dargestellt. Untersucht wurde
jeweils ein Spung des Drosselklappenwinkels von 0.12 rad auf 0.8 rad, von 0.8 rad
auf 1.4 rad, sowie von 1.4 rad auf 0.3 rad, bzw. von 0.3 rad auf 0.12 rad. Dies wurde
jeweils für die Verbrennungsmotordrehzahl von 0 U/min, 1500 U/min sowie für 3000 U/min
durchgeführt.
3 Die Ansteuerung der Ventile wird über die Verbindung Nockenwelle-Kurbelwelle von der Drehzahl
des Verbrennungsmotors vorgegeben.