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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugaufhängungssystems
und eine Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet
ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine
zugehörige
Vorrichtung zum Steuern der Dämpfungskraftkennlinie
von Stoßdämpfern eines
halbaktiven Fahrzeugaufhängungssystems,
basierend auf der Sky-Hook-Steuerungstheorie.
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Das
Aufhängungssystem
eines Fahrzeugs soll mehrere Funktionen durchführen, wie beispielsweise das
Fahrzeug über
der Straße,
oder allgemeiner dem Boden zu halten, die Schwingungen, die auf
den Fahrzeugkörper
(beispielsweise im Fall eines Autos, die Fahrgastzelle oder die
Autokarosserie) übertragen
werden, so gering wie möglich
zu halten, und die von Beschleunigungsvorgängen herrührenden Kräfte zu verteilen, die beispielsweise
durch eine Erhöhung
oder Verminderung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Änderungen
der Fahrzeugfahrtrichtung bedingt sind.
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Mehrere
Typen von Aufhängungssystemen
wurden vorgeschlagen, die in drei Hauptkategorien unterteilt werden
können:
passive Aufhängungssysteme,
aktive Aufhängungssysteme
und halbaktive Aufhängungssysteme.
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Bei
passiven Aufhängungssystemen
haben die Stoßdämpfer eine
feste Dämpfungskennlinie.
Bei aktiven Aufhängungssystemen
haben die Stoßdämpfer eine
veränderliche
Dämpfungskennlinie,
die fortlaufend gesteuert durch ein Steuerungssystem verändert werden
kann, beispielsweise mittels geeignet gesteuerter Hydraulikpumpen.
Aktive Aufhängungssysteme
können
somit die zuvor erwähnten
Funktionen unter Anpassung an die speziellen Fahrtbedingungen durchführen.
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Bei
halbaktiven Aufhängungssystemen
kann, ähnlich
wie bei aktiven Aufhängungssystemen,
die Dämpfungskennlinie
der Stoßdämpfer gesteuert
durch ein Steuerungssystem fortlaufend verändert werden, um eine Anpassung
an die speziellen Fahrtbedingungen vorzunehmen. Jedoch ist, während es
bei aktiven Aufhängungssystemen
erforderlich sein kann, den Stoßdämpfern externe
Energie zuzuführen,
um deren Dämpfungskraftkennlinie
zu steuern, dies bei halbaktiven Aufhängungssystemen, bei denen die
Steuerung lediglich auf eine geeignete Abführung der Energie der Stoßdämpfer gerichtet
ist, nicht der Fall.
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Halbaktive
Aufhängungssysteme
stellen eine Zwischenlösung
zwischen passiven und aktiven Aufhängungssystemen dar, wobei sie
eine bessere Leistungsfähigkeit
als erstere bieten, ohne dass sie so teuer wie letztere sind.
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Das
Verhalten eines eine einzige Aufhängung enthaltenden passiven
Aufhängungssystems
kann unter Verwendung des Beispiels des De-Carbon-Modells bestimmt
werden. Ein derartiges Modell, wie dargestellt in 1,
ist ein System mit zwei Freiheitsgraden, das beispielsweise geeignet
ist, ein Viertel (d. h. ein einziges Rad) eines vierrädrigen Fahrzeugs
wie beispielsweise eines Autos zu repräsentieren. Das Modellsystem
beinhaltet eine aufgehängte
Masse 1 der Masse M, die die Masse des Fahrzeugkörpers darstellt,
und eine nicht-aufgehängte
Masse 2 der Masse m, welche die Masse des Rades repräsentiert.
Bei Vernachlässigung des
pneumatischen Dämpfungseffekts
ist die nicht-aufgehängte
Masse m mit dem Erdboden (der Straßenoberfläche r) durch eine Feder 3 der
Steifigkeit kp, die der pneumatischen Steifigkeit entspricht, verbunden.
Die aufgehängte
Masse 1 ist mit der nicht-aufgehängten Masse 2 durch
die Aufhängung
verbunden, die eine Feder 4 der Steifigkeit k und einen
Stoßdämpfer 5 von
konstanter Dämpfungskennlinie
Crel enthält.
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Unter
Anwendung des Prinzips von D'Alembert
auf das Modellsystem von
1 kann das folgende mathematische
Modell hergeleitet werden:
wobei z
b die
Vertikalkoordinate der aufgehängten
Masse
1 (des Fahrzeugkörpers)
bezogen auf ein willkürliches
Bezugsniveau ist, z
w die Vertikalkoordinate
der nicht-aufgehängten
Masse
1 (des Rades) ist und h die Höhe der Straßenoberfläche r bezogen auf dieses Bezugsniveau
ist. Die zweite Ableitung von z
b, d. h.
die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugkörpers, ist eine Kenngröße des Komforts,
für den
durch die Aufhängung
gesorgt wird: je geringer die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugkörpers, desto
größer der
Fahrkomfort. Die durch die nicht-aufgehängte Masse
2 (das
Rad) auf die Straßenoberfläche r ausgeübte Kraft
ist eine Kenngröße der Bodenhaftung:
je höher
die durch das Rad auf die Straßenoberfläche ausgeübte Kraft,
desto größer die Straßenhaftung.
Alternativ kann als Straßenhaftungs-Kenngröße auch
die Schwankung der während
der Fahrzeugfahrt auf die Straße
ausgeübten
Kraft verwendet werden.
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Die
Einschränkungen
passiver Aufhängungssysteme
beruhen auf der Tatsache, dass lediglich ein einziger Parameter,
die Dämpfungskennlinie
Crel des Stoßdämpfers,
zur Anpassung der zwei Kenngrößen Komfort
und Straßenhaftung
zur Verfügung
steht. Da die zwei Anforderungen unabhängig voneinander sind, und die
Minima der zwei Kenngrößen für unterschiedliche
Werte des Stoßdämpfer-Dämpfungskoeffizienten
Crel erzielt werden, hat das System keine optimierte Lösung, und
es kann lediglich eine Kompromisslösung gefunden werden.
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Im
Prinzip kann dieses Problem dadurch gelöst werden, dass die Anzahl
der Systemparameter vergrößert wird,
d. h. dass dafür
gesorgt wird, dass die Dämpfungskraft
der Stoßdämpfer von
mehr als einem einzigen Parameter abhängt. Eine Weise, dies zu bewerkstelligen,
ist durch den Sky-Hook-Lösungsansatz
repräsentiert.
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Bei
einem Aufhängungssystem,
das auf dem Sky-Hook-Lösungsansatz
basiert, ist die Kraft, die durch den Stoßdämpfer auf den Fahrzeugkörper ausgeübt wird,
proportional zur Absolutgeschwindigkeit des Fahrzeugkörpers bezüglich eines
Inertialbezugssystems und zur Relativgeschwindigkeit zwischen dem
Fahrzeugkörper
und dem Rad.
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Weiter
kann im Prinzip das Inertialbezugssystem sowohl die Erde als auch
der Himmel (Sky) sein. Da jedoch die aufgehängte Masse nicht mit der Erde
verbunden sein kann, wird der Himmel als Inertialbezugssystem gewählt, und
es wird die idealisierte Annahme getroffen, dass die aufgehängte Masse
am Himmel 'festgehakt' ist (Sky-Hook).
Das entsprechende Systemmodell ist in 2 dargestellt,
wobei s den Himmel und 6 einen Stoßdämpfer des Dämpfungskoeffizienten Csky bezeichnet,
der die aufgehängte
Masse 1 mit dem Himmel s verbindet.
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Ein
Sky-Hook-Dämpfer
ist lediglich eine idealisierte Vorrichtung, da es offensichtlich
nicht möglich
ist, die aufgehängte
Masse 1 mit dem Himmel zu verbinden. In der Praxis kann
eine Sky-Hook-Aufhängung
dadurch implementiert werden, dass der Stoßdämpfer 5 mit dem festen
Dämpfungskoeffizienten
Crel durch einen Stoßdämpfer 50 mit
einem variablem Dämpfungskoeffizienten
ersetzt wird, und eine Rückführungssteuerung (=
Regelung) vom Fahrzeugkörper 1 zum
Stoßdämpfer 50 vorgesehen
wird, wodurch das in 3 dargestellte Modell erzielt
wird.
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Durch
Anwenden des D'Alembert-Prinzips
ist das sich ergebende mathematische Modell des in
3 dargestellten
System folgendes:
wobei Fam die Kraft ist,
die durch den Stoßdämpfer
50 auf
den Fahrzeugkörper
1 ausgeübt wird.
Die Kraft Fam, die, wie zuvor erwähnt, proportional zur Absolutgeschwindigkeit
des Fahrzeugkörpers
1 bezüglich eines Inertialbezugssystems
und zur Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeugkörper
1 und
dem Rad
2 sein muss, ist gegeben durch:
Fam(t) = Crel(t)·Vrel(t) + Csky(t)·Vabs(t) = Crel·(żb – żw) + Csky·żb wobei mit Vrel die Relativgeschwindigkeit
zwischen dem Fahrzeugkörper
1 und
dem Rad
2, und mit Vabs die Absolutgeschwindigkeit des
Fahrzeugkörpers
1 bezeichnet
ist. Die Zeitabhängigkeit
der Dämpfungskoeffizienten
Crel und Csky wurde auch explizit dargestellt.
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Daraus
folgt, dass zwei Parameter nun zur Steuerung der Aufhängung zur
Verfügung
stehen, und zwar Crel und Csky.
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Das
Sky-Hook-Steuerverfahren kann sowohl in aktiven als auch in halbaktiven
Aufhängungssystemen implementiert
sein. Da, wie zuvor erwähnt,
in einem halbaktiven Aufhängungssystem,
im Unterschied zu aktiven Aufhängungssystemen,
dem Aufhängungssystem
keine externe Energie zugeführt
wird, sondern vielmehr die Energie des Aufhängungssystems selbst in gesteuerter
Weise abgeführt
wird, bringt bei einem halbaktiven Aufhängungssystem der Stoßdämpfer 50 keine
Kraft auf den Fahrzeugkörper 1 auf,
wenn eine derartige Kraft entgegengesetzt zur Relativgeschwindigkeit
des Fahrzeugkörpers 1 bezüglich des
Rades 2 sein sollte.
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Demzufolge
gilt zwar sowohl im aktiven als auch im halbaktiven Aufhängungssystem: Fam = Crel·(żb – żw) + Csky·żb für
Fam·(żb – żw) > 0 jedoch
besteht beim halbaktiven Aufhängungssystem
die folgende zusätzliche
Einschränkung: Fam = 0 für Fam·(żb – żw) < 0Herkömmliche
Sky-Hook-Aufhängungssteuerungsverfahren
sorgen für
eine solche Wahl des Parameterpaares Crel und Csky, dass ein Kompromiss
zwischen den gegensätzlichen
Anforderungen einer Minimierung der Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugkörpers, um
die Komfortkennzahl zu maximieren, und einer Minimierung der Schwankung
der Kraft Fgnd gefunden wird, die durch das Rad auf die Straßenoberfläche ausgeübt wird, so
dass die Straßenhaftungs-Kennzahl
maximiert wird.
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Somit
wird ein Gewichtungsfaktor p bestimmt, der verwendet wird, um die
zwei Beiträge
zu gewichten:
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Sobald
der Gewichtungsfaktor p gewählt
wurde, können
die Werte für
die Dämpfungskoeffizienten Crel
und Csky eindeutig bestimmt werden.
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Bisher
wurde bei der Implementierung des Sky-Hook-Steuerungsansatzes bei
halbaktiven Aufhängungssystemen
der Gewichtungsfaktor p vorab festgelegt, und die Werte für die Dämpfungskoeffizienten
Crel und Csky auf Basis des Wertes des Gewichtungsfaktors p eindeutig
bestimmt, und zwar unter Verwendung herkömmlicher Steuerungssysteme,
wie beispielsweise P-I-D-(Proportional-Integral-Differential)-Steuereinrichtungen.
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US 5,383,124 offenbart ein
Verfahren für
die Fahrgestellregelung beispielsweise von Personenkraftwagen, bei
dem die Fahrgestelleigenschaften in Abhängigkeit vom speziellen sensorbestimmten
Fahrzustand durch das Regel system verändert werden. Die Regelparameter
des Sky-Hook-Regelkreises werden in Abhängigkeit von der Dynamik des
Fahrtprozesses verändert.
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US 5,931,879 offenbart eine
Vorrichtung zum Dämpfen
der Bewegungssequenzen von zwei Massen, wobei die Vorrichtung Sensoren
zum Messen der Relativbewegung zwischen den zwei Massen und der
Absolutbewegung einer der beiden Massen beinhaltet.
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EP 1 063 108 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern von halbaktiven Aufhängungen
von Kraftfahrzeugen. Die Vorrichtung beinhaltet eine Fuzzy-Steuereinheit.
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US 5,928,297 offenbart eine
Aufhängungssteuervorrichtung
eines Fahrzeuges gemäß einem
genetischen Algorithmus.
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In
Anbetracht des beschriebenen Standes der Technik besteht ein Ziel
der Erfindung darin, ein neuartiges Verfahren und eine dazugehörige neuartige
Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeugaufhängungssystems bereitzustellen,
die in der Lage sind, im Vergleich zu dem herkömmlichen Steuerungsverfahren
und der herkömmlichen
Steuerungsvorrichtung bessere Ergebnisse zu liefern.
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Gemäß der Erfindung
wurde ein derartiges Ziel mittels eines Steuerverfahrens wie dargelegt
in Anspruch 1 erzielt.
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Ebenfalls
wird gemäß der Erfindung
eine Steuervorrichtung wie dargelegt in Anspruch 7 bereitgestellt.
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Die
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform von dieser klar
hervor, die lediglich anhand eines nicht-einschränkenden Beispiels in den anliegenden
Zeichnungen illustriert ist; in diesen stellen dar:
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1 ein
Modell eines passiven Aufhängungssystems;
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2 ein
idealisiertes Modell eines Aufhängungssystems,
das auf dem Sky-Hook-Lösungsansatz
basiert;
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3 ein
praktisches Modell des Sky-Hook-Aufhängungssystems von 2;
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4 eine
schematische Ansicht einer Aufhängungssteuerungsvorrichtung
gemäß der Erfindung;
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5 mögliche Zugehörigkeitsfunktionen
für die
Eingangs- und Ausgangsvariablen eines Fuzzy-Steuerungsuntersystems
in einem Beispiel eines Einzelaufhängungssystems.
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Bezug
nehmend auf 4 wird Bezugszeichen 31 verwendet,
um ein Fahrzeug zu bezeichnen, beispielsweise ein Auto, das einen
Fahrzeugkörper 32 und
ein Aufhängungssystem 33 aufweist,
das beispielsweise vier Räder
mit jeweiligen (nicht im Detail dargestellten) Aufhängungen
darstellt.
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Das
Fahrzeug 31 ist mit (nicht dargestellten) Sensoren ausgerüstet, die
in der Lage sind, dynamische Größen zu erfassen,
wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Lenkwinkel,
das Rollen des Fahrzeuges, das Nicken des Fahrzeuges, die vertikale
Verschiebung und die Stoßdämpferauslenkungen.
Von derartigen Sensoren erzeugte Sensorsignale S1, S2, ..., Sn werden
einem Aufhängungssteuerungssystem
zugeführt,
das eine Fuzzy-Steuereinrichtung 34, einen Berechnungsblock 35 und
eine Nachschlagetabelle 36 enthält.
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Die
Fuzzy-Steuereinrichtung
34 empfängt die Sensorsignale S1, S2,
..., Sn und bestimmt auf Basis der erfassten Größen mittels einer Fuzzy-Berechnung
vier Werte p[1] ... p[4] für
den Gewichtungsfaktor für
jede der Fahrzeugaufhängungen.
Diese Werte werden dem Arithmetik-Berechnungsblock
35 zugeführt. Dem
Arithmetik-Berechnungsblock
35 werden auch die Sensorsignale
S1 und S2 zugeführt,
die Informationen bezüglich der
absoluten Vertikalgeschwindigkeit des Fahrzeugkörpers bezüglich der Straße und der
relativen Vertikalgeschwindigkeit des Fahrzeugkörpers bezüglich der Räder enthalten. Auf Basis der
Gewichtungsfaktoren p[1] ... p[4], der absoluten Vertikalgeschwindigkeit
des Fahrzeugkörpers
bezüglich
der Erde und der relativen Vertikalgeschwindigkeit des Fahrzeugkörpers bezüglich der
Räder berechnet
der Arithmetik-Berechnungsblock
35 den Wert der Kraft Fam[1:4]
für jede
der Aufhängungen
unter Verwendung der zuvor angegebenen Formeln:
Fam[1:4] = Crel·(żb – żw[1:4]) + Csky·żb -
Die
Werte Fam[1:4] und die relative Vertikalgeschwindigkeit des Fahrzeugkörpers bezüglich des
Rades werden der Nachschlagetabelle 36 zugeführt, die
auf Basis dieser Werte die elektrischen Steuergrößen bestimmt, die zum Ansteuern
der elektrisch gesteuerten Aufhängungen
geeignet sind, bei denen es sich z. B. um fluiddynamische Aufhängungen
oder magnetorheologische Aufhängungen
handeln können.
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Nimmt
man beispielsweise, der Einfachheit halber, Bezug auf das Einzelaufhängungssystem
von 3, können
die Eingangsvariablen des Fuzzy-Steuerungsuntersystems 34, 35 die
folgenden sein:
- in1:
- Vertikalbeschleunigung
der aufgehängten
Masse 1 (in m/s);
- in2:
- relative Vertikalgeschwindigkeit
der aufgehängten
Masse 1 bezüglich
der nicht-aufgehängten
Masse 2 (in m/s2).
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Die
Ausgangsvariable des Fuzzy-Steuerungsuntersystems 34, 35 ist
die Kraft Fam, die vom Stoßdämpfer 50 auf
die aufgehängte
Masse 1, d. h. den Fahrzeugkörper, ausgeübt wird.
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Ein
geeigneter Satz von Zugehörigkeitsfunktionen,
die vom Fuzzy-Steuerungsuntersystem 34, 35 für die Fuzzifizierung
der zwei Eingangsvariablen in1, in2 implementiert sind, ist in 5 dargestellt.
Zugehörigkeitsfunktionen
mf1, mf2 und mf3 bestimmen die Fuzzy-Werte der Eingangsvariablen
in1, für
die ein Wertebereich zwischen 0 und 3 m/s2 angenommen
wird; Zugehörigkeitsfunktionen
mf4, mf5 und mf6 bestimmen die Fuzzy-Werte der Eingangsvariablen
in2, für
die ein Wertebereich zwischen 0 und 1 m/s angenommen wird. Beispielsweise
sind alle Fuzzy-Funktionen Gaußglocken.
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Das
Fuzzy-Steuerungsuntersystem 34, 35 kann beispielsweise
den folgenden Regelsatz verwenden:
R1: WENN (in1 IST mf1) UND
(in2 IST mf4) DANN (out IST C1)
R2: WENN (in1 IST mf1) UND
(in2 IST mf5) DANN (out IST C2)
R3: WENN (in1 IST mf1) UND
(in2 IST mf3) DANN (out IST C3)
R4: WENN (in1 IST mf2) UND
(in2 IST mf4) DANN (out IST C4)
R5: WENN (in1 IST mf2) UND
(in2 IST mf5) DANN (out IST C5)
R6: WENN (in1 IST mf2) UND
(in2 IST mf6) DANN (out IST C6)
R7: WENN (in1 IST mf3) UND
(in2 IST mf4) DANN (out IST C7)
R8: WENN (in1 IST mf3) UND
(in2 IST mf5) DANN (out IST C8)
R9: WENN (in1 IST mf3) UND
(in2 IST mf6) DANN (out IST C9)
wobei C1 bis C9 Zugehörigkeitsfunktionen
für die
Ausgangsvariable out der Fuzzy-Steuereinrichtung 34 sind. Wie
in 4 dargestellt, ist die Ausgangsvariable der Fuzzy-Steuereinrichtung 34 der
Gewichtungsfaktor p, d. h. das Verhältnis zwischen den Dämpfungskoeffizienten
Crel und Csky. Nimmt man beispielsweise an, dass der Dämpfungskoeffizient
Csky auf einem vorgeschriebenen Wert konstant gehalten wird, ist
die Kraft Fam gegeben durch: Fam(t)
= Crel(t)·Vrel(t)
+ Csky·Vabs(t)und die Ausgangsvariable out ist
der Dämpfungskoeffizient
Crel (in Ns/m).
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Die
Anmelderin hat beobachtet, dass dadurch, das der Dämpfungskoeffizient
Csky auf einem vorgeschriebenen Wert konstant gehalten wird, die
Steuerungslogik vereinfacht werden kann. Bei der Wahl des Wertes
für Csky
hat die Anmelderin beobachtet, dass es besser ist, einen ziemlich
hohen Wert zu wählen:
Die Anmelderin hat tatsächlich
beobachtet, dass der Beitrag des Dämpfungskoeffizienten Csky zur
Gesamtdämpfungskraft
von der absoluten Vertikalgeschwindigkeit der aufgehängten Masse
abhängt,
die nur bei den Resonanzfrequenzen hoch wird, und bei derartigen
Frequenzen muss der Stoßdämpfer eine
größere Dämpfungskraft
entwickeln. Geeignete Werte für
den Dämpfungskoeffizienten
Csky, welche die Anmelderin experimentell im Fall eines vierrädrigen Fahrzeugs
wie beispielsweise eines Automobils erhalten hat, betragen ca. 5.800
bis 5.900 Ns/m für
die Vorderräder
und 4.450 bis 4.650 Ns/m für
die Hinterräder.
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Ein
möglicher
Satz von Zugehörigkeitsfunktionen
C1 bis C9 für
die Ausgangsvariable out ist im ganz rechten Diagramm von 5 dargestellt.
Im dargestellten Beispiel sind die Zugehörigkeitsfunktionen C1 bis C9 "scharfe" Werte.
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Um
den "scharfen" Wert für die Ausgangsvariable
out zu bestimmen, führt
das Fuzzy-Steuerungsuntersystem 34, 35 einen Defuzzifizierungsprozess
durch, beispielsweise unter Verwendung des Schwerpunkt- oder des
Massenmittelpunktverfahrens.
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Es
sei angemerkt, dass die Gaußglocken-Form
der Zugehörigkeitsfunktionen
mf1 bis mf6 keine Einschränkung
ist, und andere Formen verwendet werden können, beispielsweise ein Trapezoid.
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Auch
kann die Ausgangsvariable out, anstelle "scharfer" Werte, durch Zugehörigkeitsfunktionen unterschiedlicher
Formen, beispielsweise eine Gaußglocke
oder ein Trapezoid definiert sein.
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Basierend
auf dem Wert der Variable out, die durch das Fuzzy-Steuerungsuntersystem
berechnet wird, erzeugt die Nachschlagetabelle 36 die elektrischen
Steuersignale, die zum Ansteuern der Aufhängung geeignet sind. Wie bereits
erwähnt,
können
unterschiedliche Typen von Aufhängungen
verwendet werden, beispielsweise magnetorheologische oder fluiddynamische
Aufhängungen,
falls erforderlich unter Änderung
von deren Ansteuereinrichtungen, die gesteuert durch die Nachschlagetabelle 36 arbeiten.
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Vorteilhaft
kann die Fuzzy-Steuereinrichtung 34 unter Verwendung genetischer
Algorithmen optimiert werden, die, wie bekannt ist, ein Optimierungsverfahren
repräsentieren,
das auf dem Darwin'schen
Prinzip der natürlichen
Evolution basiert. Gemäß diesem
Verfahren entspricht, in einer in fortlaufender Evolution befindlichen
Population, das Individuum, das sich am besten an die Umweltzwänge anpasst,
der optimalen Lösung des
zu lösenden
Problems.
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Bei
der Implementierung des Verfahrens des genetischen Algorithmus zum
Optimieren einer Fuzzy-Steuereinrichtung für ein Fahrzeugaufhängungssystem
wurde die Gesamtbeschleunigung des Fahrzeugkörpers als Leistungskennzahl
(zu optimierende Zielfunktion) verwendet. Um den RMS-Wert (RMS =
Root Mean Square = quadratischer Mittelwert) der Beschleunigung
des Fahrzeugkörpers
mit dem RMS-Wert der Schwankung der auf die Straßenoberfläche aufgebrachten Kraft zu
vergleichen, wurden für
jedes der vier Räder
(die sogenannten Ecken) die Kraftschwankungen durch die auf die
Ecke bezogene aufgehängte
Masse, beispielsweise 300 kg, geteilt.
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Die
zu optimierende Zielfunktion ist folgende: Ob
= a·N(acc)
+ b·N(rdh)wobei
a und b zwei konstante Parameter sind. Beispielsweise können, nimmt
man an, dass ein etwas sportliches Verhalten für ein Fahrzeug angestrebt wird,
die Parameter a und b den Wert 0,3 bzw. 0,7 haben.
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N(acc)
ist eine dimensionslose Größe, die
die normierte Beschleunigung des Fahrzeugkörpers repräsentiert: N(acc)
= n1·N(vert)
+ n2·N(pitch)
+ n3·N(roll)wobei
N(vert) die normierte Vertikalbeschleunigung, N(pitch) die normierte
Nickbeschleunigung und N(roll) die normierte Rollbeschleunigung
ist. n1, n2 und n3 sind drei Koeffizienten, deren Wahl von Überlegungen
im Hinblick auf den höheren
oder niedrigeren Effekt einer der drei Beschleunigungen auf den
Komfort abhängt.
Geeignete Werte sind beispielsweise n1 = 0,4; n2 = 0,5 und n3 =
0,1.
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N(rdh)
ist eine dimensionslose Größe, welche
die normierte Straßenhaftung
repräsentiert,
gegeben durch: N(rdh) = Σqi·RMS(Ti)/300wobei RMS(Ti),
i = 1 ... 4, die normierten RMS-Werte der Schwankung der Kraft sind,
die durch die vier Räder auf
die Straßenoberfläche ausgeübt wird, und
qi vier Gewichtungsfaktoren zum Gewichten der vier Beiträge sind.
Beispielsweise kann qi = 0,25 für
jedes der vier Räder
verwendet werden.
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Die
Gesamtanzahl der Variablen beträgt
84: Für
jede der vier Ecken sind 21 Variablen vorhanden, und zwar sind dies
die zwei Eingangsgrößen in1,
in2 mit drei Gaußglocken-Zugehörigkeitsfunktionen
(die durch zwei Größen gekennzeichnet
sind: Mittelwert und Breite), die neun Fuzzy-Regeln, und die neun
ein-elementigen Mengen für
die Ausgangsgröße out.
Der Einfachheit halber können
lediglich die neun ein-elementigen Mengen optimiert werden, wodurch
die in 5 dargestellten Werte erhalten werden.
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Die
Fuzzy-Steuereinrichtung 34, der Berechnungsblock 35 und
die Nachschlagetabelle 36 können in der Praxis unter Verwendung
eines Mikroprozessors implementiert sein.
