Zum Inhalt

Robustheitsanalyse einer 2-Freiheitsgrade Linear Quadratisch Gaußschen Positionsregelung (2DOF LQG Regelung) des Vorderachsaktuators eines Steer-by-Wire Lenksystems

Blockschaltbild © RST​/​TU-Dort­mund
Darstellung in Diagrammen © RST​/​TU-Dort­mund

Die Steer-by-Wire (SbW) Lenkung ist eine Schlüsseltechnologie für hochautomatisiertes Fahren. Für die automatisierte Fahrzeugquerführung ist eine präzise Positionsregelung des SbW Vorderachsaktuators wesentliche Voraussetzung. Um die hohen An­for­der­ungen an die Führungsfolge, Störunterdrückung, Stabilität und Robustheit der Regelung zu erfüllen wurde eine Zwei-Freiheitsgrade Linear Quadratisch Gaußsche Positionsregelung (2DOF LQG Regelung) ent­wickelt. Diese er­mög­licht es, die Dynamik des Führungsverhaltens und des Störverhaltens unabhängig voneinander zu ge­stal­ten.

Da der Reglerentwurf typischerweise für ein nominales Regelstreckenmodell durch­ge­führt wird, stellt sich die Fra­ge, ob die Stabilität und die Regelgüte ebenso im Fall von Streckenunsicherheiten ga­ran­tiert sind. Zur sys­te­ma­tisch­en Un­ter­su­chung dieser Fra­ge­stel­lung wurden Unsicherheitsmodelle für parametrische und dynamische Streckenunsicherheiten definiert und in den geschlossenen Regelkreis eingeführt. Weiterhin wurden Per­for­mance An­for­der­ungen an das Führungs- und Störübertragungsverhalten in Form von Gewichtsfunktionen im Frequenzbereich modelliert und ebenfalls dem geschlossenen Regelkreis hinzugefügt. Der sich so ergebende unsicherheitsbehaftete geschlossene Regelkreis bildet die Grundlage für eine systematische Überprüfung der robusten Stabilität und der robusten Regelgüte mittels der mu-Analyse. Hierbei wird über die Lö­sung eines Optimierungsproblems die kleinste normierte Störung bestimmt, die zur Instabilität des geschlossenen Regelkreises und zur Verletzung der Per­for­mance An­for­der­ungen führt. Der Reziprokwert dieser Störung wird als strukturierter Singulärwert (mu) bezeichnet. In eingehenden Untersuchungen konnte gezeigt wer­den, dass der Peak mu-Wert über den gesamten Frequenzbereich kleiner als 1 ist und somit die robuste Stabilität sowie die robuste Regelgüte für die entworfene 2DOF LQG Positionsregelung ga­ran­tiert sind.

Anfahrt & Lageplan

Der Cam­pus der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dort­mund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dort­mund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Cam­pus Süd, die Abfahrt Dort­mund-Dorstfeld auf der A40 zum Cam­pus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Uni­ver­si­tät ausgeschildert.

Direkt auf dem Cam­pus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dort­mund Uni­ver­si­tät“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dort­mund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Uni­ver­si­tät mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dort­mund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dort­mund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Cam­pus Süd und Dort­mund Uni­ver­si­tät S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Cam­pus Nord und Cam­pus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dort­mund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dort­mun­der Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Uni­ver­si­tät. Ein größeres Angebot an inter­natio­nalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Ki­lo­me­ter entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Uni­ver­si­tät zu erreichen ist.

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Cam­pus Nord und den kleineren Cam­pus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark. Genauere In­for­ma­ti­onen kön­nen Sie den Lageplänen entnehmen.