DE102020133651A1 - Method for correcting a yaw rate - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Gierrate bei einem - insbesondere autonom betreibbaren - Fahrzeug, wobei eine aktuelle Ist-Gierrate (Aist) ermittelt wird und zumindest ein Lenkungswinkel (α) bei Abweichung der Ist-Gierrate (Aist) von einer aus einer Normal-Gierrate (Aα,v) ermittelten Soll-Gierrate (A(α, v)) mittels eines Lenkungsreglers korrigiert wird, wobei zumindest eine Normal-Gierrate (Aα,v) des Fahrzeuges aufgrund zumindest einer definierten Fahrzeuggeschwindigkeit (v), eines Lenkwinkelinputs (α) und eines definierten Fahrzeuggewichtes bestimmt und eine Basisabstimmung der Reglerparameter des Lenkungsreglers durchgeführt wird.Zur Entlastung des Lenkungsreglers ist vorgesehen, dass zumindest ein für eine Abweichung der Ist-Gierrate (Aist) von der Soll-Gierrate (A(α, v)) bestimmter Korrekturwert (Kα,v) für den Lenkwinkelinput (α) einem Vorsteuerwert (W) für den Lenkungsregler zugeordnet wird und die Stellgröße des Lenkungsreglers mit dem Vorsteuerwert (W) beaufschlagt wird.The invention relates to a method for correcting a yaw rate in a - in particular autonomously operable - vehicle, a current actual yaw rate (Aist) being determined and at least one steering angle (α) when the actual yaw rate (Aist) deviates from a normal Yaw rate (Aα, v) determined target yaw rate (A (α, v)) is corrected by means of a steering controller, with at least one normal yaw rate (Aα, v) of the vehicle based on at least one defined vehicle speed (v), a steering angle input ( α) and a defined vehicle weight is determined and a basic adjustment of the controller parameters of the steering controller is carried out. To relieve the steering controller, it is provided that at least one for a deviation of the actual yaw rate (Aist) from the target yaw rate (A (α, v)) specific correction value (Kα, v) for the steering angle input (α) is assigned to a precontrol value (W) for the steering controller and the manipulated variable of the steering controller with the precontrol value (W) b is billed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Gierrate bei einem - insbesondere autonom betreibbaren - Fahrzeug, wobei eine aktuelle Ist-Gierrate ermittelt wird und zumindest ein Lenkungswinkel bei Abweichung der Ist-Gierrate von einer aus einer Normal-Gierrate ermittelten Soll-Gierrate mittels eines Lenkungsreglers korrigiert wird, wobei zumindest eine Normal-Gierrate des Fahrzeuges aufgrund einer Fahrzeuggeschwindigkeit, eines Lenkwinkelinputs und eines Fahrzeuggewichtes bestimmt und eine Basisabstimmung der Reglerparameter des Lenkungsreglers durchgeführt wird.The invention relates to a method for correcting a yaw rate in a - in particular autonomously operable - vehicle, a current actual yaw rate being determined and at least one steering angle when the actual yaw rate deviates from a target yaw rate determined from a normal yaw rate by means of a steering controller is corrected, wherein at least one normal yaw rate of the vehicle is determined on the basis of a vehicle speed, a steering angle input and a vehicle weight and a basic adjustment of the controller parameters of the steering controller is carried out.
Die Gierrate bezeichnet die Winkelgeschwindigkeit der Drehung eines Fahrzeuges um die Hochachse.The yaw rate describes the angular speed of the rotation of a vehicle around the vertical axis.
Aus der
Die
Ändert sich die der Basisabstimmung der Steuerungseinrichtung zugrunde liegende Fahrzeugkonfiguration oder ändert sich das Fahrzeuggewicht im Vergleich zu dem der Basisabstimmung zugrunde liegenden Fahrzeuggewicht, so sind bei denn bekannten Fahrzeugsteuerungseinrichtung ständig Regeleingriffe erforderlich, was den Regler belastet und sich nachteilig auf die Regelgeschwindigkeit und die Lebensdauer des Lenkregelgers auswirkt.If the vehicle configuration on which the basic tuning of the control device is based changes or if the vehicle weight changes compared to the vehicle weight on which the basic tuning is based, then control interventions are constantly required in the known vehicle control device, which burdens the controller and adversely affects the control speed and the service life of the steering controller affects.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entlastung des Lenkungsreglers zu erzielen. The object of the invention is to reduce the load on the steering controller.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zumindest ein bei Abweichung der Ist-Gierrate von der Soll-Gierrate bestimmter Korrekturwert für den Lenkwinkelinput einem Vorsteuerwert für den Lenkungsregler zugeordnet wird und die Stellgröße des Lenkungsreglers mit dem Vorsteuerwert beaufschlagt wird.According to the invention, this is achieved in that at least one correction value for the steering angle input determined when the actual yaw rate deviates from the target yaw rate is assigned a precontrol value for the steering controller and the control value of the steering controller is acted upon with the precontrol value.
Ein Vorsteuerwert einer Vorsteuerung eines Reglers ist ein Wert mit dem eine Stellgröße des Reglers beaufschlagt wird, wobei der Vorsteuerwert unabhängig von den Zuständen der Regelstrecke und daraus resultierenden Messungen ist.A precontrol value of a precontrol of a controller is a value with which a manipulated variable of the controller is applied, the precontrol value being independent of the states of the controlled system and the measurements resulting therefrom.
Dadurch, dass die Korrektur des Lenkwinkelinputs als Vorsteuerung durchgeführt wird, wird der Lenkungsregler wesentlich entlastet. Die Stellgröße des Lenkungsreglers kann dabei additiv oder multiplikativ mit dem Vorsteuerwert beaufschlagt werden.Because the correction of the steering angle input is carried out as a precontrol, the steering controller is significantly relieved. The manipulated variable of the steering controller can be added or multiplied by the pre-control value.
Der Korrekturwert wird vorteilhafterweise für verschiedene Fahrgeschwindigkeiten und/oder Lenkwinkel ermittelt und Vorsteuerwerten zugeordnet, wobei vorzugsweise der Korrekturwert in einem Korrekturkennfeld und/oder der Vorsteuerwert in einem Vorsteuerkennfeld als Funktion der Fahrgeschwindigkeit und/oder des Lenkwinkelinputs abgespeichert wird/werden.The correction value is advantageously determined for different driving speeds and / or steering angles and assigned pre-control values, the correction value being / are preferably stored in a correction map and / or the pre-control value in a pre-control map as a function of the driving speed and / or the steering angle input.
Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht dabei vor, dass der Vorsteuerwert in einem selbstlernenden Prozess ermittelt und/oder nachjustiert wird.One embodiment variant of the invention provides that the pilot control value is determined and / or readjusted in a self-learning process.
Korrekturen mittels Vorsteuerwerten eignen sich vor allem für alle Abweichungen, die auf statische Ursachen, beispielsweise Änderungen in der Ausstattung des Fahrzeuges und/oder Gewichtes, zurückzuführen sind. Daher wird in einer Ausführungsvariante der Erfindung vor der Zuordnung des Korrekturwertes zu dem Vorsteuerwert - vorzugsweise vor der Speicherung des Korrekturwertes in einem Korrekturkennfeld - geprüft, ob die Abweichung der Ist-Gierrate von der Soll-Gierrate über eine definierte Zeitdauer anhält und/oder wiederholt bei der entsprechenden Geschwindigkeit und dem entsprechenden Lenkwinkelinput auftritt. Eine Zuordnung des Korrekturwertes zu dem Vorsteuerwert wird nur dann durchgeführt wird, wenn die Abweichung der Ist-Gierrate von der Soll-Gierrate über eine definierte Zeitdauer anhält und/oder wiederholt bei der entsprechenden Geschwindigkeit und dem entsprechenden Lenkwinkelinput auftritt.Corrections by means of pre-control values are particularly suitable for all deviations that can be traced back to static causes, for example changes in the equipment of the vehicle and / or weight. Therefore, in one embodiment of the invention, before the correction value is assigned to the precontrol value - preferably before the correction value is stored in a correction map - it is checked whether the deviation is present the actual yaw rate persists from the target yaw rate over a defined period of time and / or occurs repeatedly at the corresponding speed and the corresponding steering angle input. The correction value is only assigned to the precontrol value if the deviation of the actual yaw rate from the target yaw rate persists over a defined period of time and / or occurs repeatedly at the corresponding speed and the corresponding steering angle input.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei in der Fig. das erfindungsgemäße Verfahren schematisch dargestellt ist.The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment, the method according to the invention being shown schematically in the figure.
Während des Entwicklungsprozesses des Fahrzeuges wird eine Basisabstimmung der Reglerparameter des Lenkungsreglers vorgenommen. Dabei wird für ein nicht verschliessenes Fahrzeug - beispielsweise für ein Fahrzeug im Auslieferungszustand mit Serienbereifung - eine Messung der sich ergebenden Normal-Gierrate Aα,v in rad/sec über der Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem Lenkwinkelinput α durchgeführt und diese sich ergebende Normal-Gierrate Aα,v als Soll-Gierrate A (α,v) als Funktion des Lenkwinkelinputs α und der Fahrzeuggeschwindigkeit v abgespeichert: During the development process of the vehicle, a basic adjustment of the controller parameters of the steering controller is carried out. A measurement of the resulting normal yaw rate A α, v in rad / sec over the vehicle speed v and the steering angle input α is carried out for a vehicle that is not locked - for example a vehicle in the delivery state with series tires - and this resulting normal yaw rate A α, v stored as the target yaw rate A (α, v) as a function of the steering angle input α and the vehicle speed v:
Bei der Umsetzung im realen Fahrbetrieb fährt ein Fahrzeug beispielsweise mit einer Geschwindigkeit v von 50 km/h und der Lenkwinkelinput α beträgt 30°. Dabei wird aber nur eine Ist-Gierrate Aist des Fahrzeuges gemessen, die 0,9 * A30,50 beträgt. Eine kurzfristige Abweichung der Ist-Gierrate Aist von der Soll-Gierrate Soll-Gierrate A(α, v) kann auf kurzfristige Einflüsse - wie etwa Wind oder Fahrzeugneigung - zurückzuführen sein, welche dynamisch durch den Lenkungsregler ausgeglichen werden können. Bei einer langfristigen Abweichung der Ist-Gierrate Aist von der Soll-Gierrate Soll-Gierrate A(α, v) können Ausstattungsunterschiede, beispielsweise unterschiedlicher Reifenfabrikate, Reifentypen, Reifengrößen, Felgengrößen und/oder eine Änderung im Fahrzeuggewicht die Ursache sein. Derartige Einflüsse müssten konventionell durch den Lenkungsregler ständig regeltechnisch ausgeglichen werden, was diesen zusätzlich stark belastet.When implemented in real driving mode, a vehicle drives, for example, at a speed v of 50 km / h and the steering angle input α is 30 °. However, only an actual yaw rate A ist of the vehicle is measured, which is 0.9 * A 30.50 . A short-term deviation of the actual yaw rate A is from the target yaw rate target yaw rate A (α, v) can be applied to short-term effects - such as wind or vehicle inclination - be caused, which can be dynamically compensated for by the steering controller. In the case of a long-term deviation of the actual yaw rate A ist from the target yaw rate, target yaw rate A (α, v), differences in equipment, for example different tire brands, tire types, tire sizes, rim sizes and / or a change in the vehicle weight may be the cause. Such influences would conventionally have to be constantly compensated for by the steering controller, which puts an additional strain on it.
Die Erfindung geht stattdessen einen anderen Weg:
- Wenn ausgeschlossen werden kann, dass die Abweichung auf eine kurzzeitige dynamische Einflussgröße - beispielsweise auf Windeinfluss oder Fahrbahnneigung - zurückzuführen ist, so wird in einem Korrekturkennfeld zum Beispiel an der Stelle v=50 km/h und α = 30° ein erhöhender Korrekturwert Kα,v = K30,50 eingetragen:
- If it can be ruled out that the deviation is due to a short-term dynamic influencing variable - for example, the influence of wind or road inclination - then an increasing correction value K α, for example at v = 50 km / h and α = 30 °, is shown in a correction map. v = K 30.50 entered:
Dieser Korrekturwert Kα,v = K30,50 wird beim nächsten Mal, wenn das Fahrzeug wieder mit einer Geschwindigkeit v von 50 km/h und einem Lenkwinkelinput α von 30° betrieben wird, einem Vorsteuerwert W zugeordnet für die Stellgröße des Lenkungsreglers zugeordnet und dieser Vorsteuerwert W entweder additiv oder multiplikativ auf den Lenkwinkelinput α aufgerechnet. Dies bedeutet, dass das Regelsystem des Lenkungsreglers als Stellgrößenausgang für den Lenkwinkelinput α mehr als 30° ausgibt und sich so an die Soll-Gierrate A30,50 in diesem Punkt „heranlernt“. Im Falle eines Überschwingens oder einer zu hohen Ist-Gierrate Aist lernt das Regelsystem entsprechend in die andere Richtung.This correction value K α, v = K 30.50 is assigned to a precontrol value W for the manipulated variable of the steering controller the next time the vehicle is operated again at a speed v of 50 km / h and a steering angle input α of 30 ° this precontrol value W added up either additively or multiplicatively to the steering angle input α. This means that the control system of the steering controller outputs more than 30 ° as the manipulated variable output for the steering angle input α and thus “learns” itself to the target yaw rate A 30.50 at this point. In the case of an overshoot or a too high actual yaw rate A is learning the control system accordingly in the other direction.
Im Entwicklungsprozess wird also die Fahrzeuggierrate gemessen und dieser Sollwert A (α, v) für die Gierrate als Funktion des Lenkwinkelinputs α und der Fahrzeuggeschwindigkeit v abgelegt. Im Fahrzeugbetrieb wird die Fahrzeuggierrate gemessen und als Istwert Aist der Gierrate in % vom Sollwert A (α, v) abgelegt.In the development process, the vehicle yaw rate is measured and this target value A (α, v) for the yaw rate is stored as a function of the steering angle input α and the vehicle speed v. In vehicle operation, the vehicle yaw rate is measured and the yaw rate is stored as actual value A in% of setpoint A (α, v).
Zeigt der Abgleich zwischen Sollwert A (α, v) und Istwert Aist der Gierrate eine Abweichung, zum Beispiel von z.B. 10% vom Sollwert A (α, v), also etwa 0,9·A (α, v), so muss der Lenkwinkelinput α angehoben werden, um den Sollwert A (α, v) zu erreichen.Shows the comparison between the reference value A (α, v) and the actual value A is the yaw rate deviation, for example, of example, 10% of the target value A (α, v), or about 0.9 · A (α, v), it must the steering angle input α can be increased in order to reach the target value A (α, v).
In der ersten Näherung wird der Lenkwinkelinput α um einen applizierbaren Wert angehoben auf den korrigierten Lenkwinkelinput αcorr. Der korrigierte Lenkwinkelinput αcorr wird an das Lenksystem ausgegeben, um für die gegebene Fahrzeuggeschwindigkeit den Sollgierrate A (α, v) zu erreichen.In the first approximation, the steering angle input α is increased by an applicable value to the corrected steering angle input α corr . The corrected steering angle input α corr is output to the steering system in order to achieve the target yaw rate A (α, v) for the given vehicle speed.
Sollte beim nächsten Lenkvorgang der Istwert Aist für die Gierrate unter dem Sollwert A (α,v) liegen, wird der Lenkwinkelinput α weiter angehoben. Sollte beim nächsten Lenkvorgang der Istwert Aist für die Gierrate über dem Sollwert A (α,v) liegen, wird der Lenkwinkelinput α reduziert.If the next steering operation, the actual value A is lying for the yaw rate is below the target value A (α, v), the steering angle input is α raised further. If the next steering operation, the actual value A is lying for the yaw rate to the target value A (α, v), the steering angle input is α reduced.
In der Fig. sind die wesentlichen Schritte des Verfahrens im Fahrbetrieb schematisch dargestellt. Im Schritt 1 wird geprüft, ob der Istwert Aist der Gierrate vom entsprechenden Sollwert A(a,v) abweicht. Falls keine Abweichung festzustellen ist, ist keine Aktion notwendig (Bezugszeichen 2). Ergibt die mit Bezugszeichen 3 angedeutete Abfrage Aist > A (α,v), dass der Istwert Aist der Gierrate größer ist als der entsprechende Sollwert A (α,v) abweicht, so wird ein entsprechender Korrekturwert Kα,v < 1 für den Lenkwinkelinput α im Korrekturfeld eingetragen. Ist der Istwert Aist der Gierrate kleiner ist als der entsprechende Sollwert A(α,v), so wird ein entsprechender Korrekturwert Kα,v > 1 für den Lenkwinkelinput α im Korrekturfeld eingetragen.In the figure, the essential steps of the method in driving mode are shown schematically. In
Das erfindungsgemäße Verfahren kann immer dann zum Einsatz gelangen, wenn zwischen dem Lenkwinkelinput und dem Stellwinkel der angelenkten Räder ein Stellglied existiert.
- • Der Lenkwinkelinput kann manuell durch den Fahrer oder automatisiert zum Beispiel durch ein autonomes System erfolgen.
- • Das Stellglied kann eine hydraulische, elektrische, elektro-hydraulische, pneumatische oder jede andere Art einer kontrollierbaren Kontrolle zur Umsetzung von Lenkwinkel auf Anstellwinkel der gelenkten Räder sein.
- • Die positive Korrektur (Anhebung der Gierrate) oder negative Korrektur (Reduktion der Gierrate) durch das Verfahren wird von dem Stellglied zusätzlich zum Grundausgabewert additiv oder multiplikativ umgesetzt.
- • The steering angle input can be done manually by the driver or automated, for example by an autonomous system.
- • The actuator can be a hydraulic, electrical, electro-hydraulic, pneumatic or any other type of controllable control for converting the steering angle to the angle of attack of the steered wheels.
- • The positive correction (increase of the yaw rate) or negative correction (reduction of the yaw rate) by the method is implemented by the actuator in addition to the basic output value additively or multiplicatively.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können Abweichungen von der Soll-Gierrate zur Ist-Gierrate korrigiert werden.Deviations from the target yaw rate to the actual yaw rate can be corrected by means of the method according to the invention.
Solche Abweichungen können ihre Ursachen haben in:
- • Unterschiedlichen Räder-/Reifenkombinationen (Breite, Durchmesser, Winterreifen/Sommerreifen);
- • Reifenverschleiß;
- • allgemeiner Verschleiß (zum Beispiel erhöhtes Lenkungsspiel, Spiel in den Traggelenken, etc.);
- • unterschiedliche Ausstattungsvarianten können ein abweichendes Fahrzeuggesamtgewicht von dem des Basisfahrzeuges und somit eine geänderte Gierrate verursachen;
- • unterschiedliche Beladungszustände;
- • Different wheel / tire combinations (width, diameter, winter tires / summer tires);
- • tire wear;
- • general wear and tear (for example increased steering play, play in the ball joints, etc.);
- • Different equipment variants can cause a different gross vehicle weight from that of the base vehicle and thus a different yaw rate;
- • different loading conditions;
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Regelaufwand und der Verschleiß des Lenkungsreglers wesentlich verringert werden.With the method according to the invention, the control effort and the wear and tear of the steering controller can be significantly reduced.
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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