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Quer- und Längsregelung eines Personenkraftwagens für ein Fahrerassistenzsystem zur Unfallvermeidung
Dr.-Ing. Matthias Schorn Technische Universität Darmstadt Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Rolf Iserman Zusammenfassung der Dissertation Die Dissertation entstand im Rahmen des Kooperationsprojekts PRORETA – Elektronische Fahrerassistenz für ein unfallvermeidendes Fahrzeug – zwischen der TU Darmstadt und Continental Automotive Systems. Ziel des Projekts war die Entwicklung von Lösungsansätzen zur Unfallvermeidung in komplexen Gefahrensituationen, in denen der Fahrer nicht schnell genug oder gar nicht reagiert. Nach Einleitung und Erörterung des Stands der Technik wird auf die Modellierung des Verhaltens von Kraftfahrzeugen eingegangen. Mit dem Ziel ein genaues Simulationsmodell für Reglertests verwenden zu können, wurde ein Zweispurmodell entworfen. Die Validierung anhand von Messfahrten wird dargestellt. Das nächste Kapitel thematisiert die Rekonstruktion von Fahrzeuggrößen, die nur mit aufwändiger Sensorik gemessen werden können. Beispiele hierfür sind Fahrzeuggeschwindigkeit, -schwimmwinkel und -position. Ansätze zur Rekonstruktion dieser Größen aus den Signalen anderer Sensoren werden vorgestellt und miteinander verglichen. Besonders herausgearbeitet ist die Schätzung des Schwimmwinkels. Die ermittelten Größen werden u.a. für die Rückführungen der Querführungsregler benötigt. Schwerpunkt der Arbeit ist der Entwurf von Regelungen zur Fahrzeugquerführung, um Ausweichmanöver im fahrphysikalisch letztmöglichen Moment mit hohen Querbeschleunigungen durchführen zu können. In zahlreichen Situationen kann durch Lenkeingriffe eine Kollision erfolgreich vermieden werden, wenn die Distanz zum Hindernis für ein Notbremsmanöver bereits zu gering ist. Im verwendeten Versuchsfahrzeug mit elektrohydraulischer Bremsanlage und Überlagerungslenkung konnten sowohl Brems- als auch Lenkeingriffe vorgenommen werden. Auf dieser Grundlage konnten Regelungsstrategien für die Querführung eines Pkw ohne und in Kombination mit einem Bremseingriff entwickelt, erprobt und unterschiedliche Ansätze miteinander verglichen werden. Eine Besonderheit im Vergleich zu vollautonom fahrenden Fahrzeugen ist, dass der Fahrer weiterhin Bestandteil des Regelkreises ist und berücksichtigt werden muss. Er soll so lange wie möglich in der Lage sein, eine Kollision selbst zu verhindern. Hieraus resultiert die Forderung, dass Eingriffe im fahrdynamisch letztmöglichen Moment respektive im fahrphysikalischen Grenzbereich durchzuführen sind. Aus den im Rahmen dieser Arbeit entwickelten bzw. untersuchten Ansätzen ohne Kombination mit einem Bremseingriff werden fünf präsentiert und anhand der Ergebnisse von Simulationen und Versuchsfahrten miteinander verglichen. Darüber hinaus werden Regelungsansätze für die kombinierte Quer- und Längsregelung zur verzögerten Fahrzeugquerführung präsentiert und ebenfalls miteinander verglichen. Die Darstellbarkeit sämtlicher Regelungsansätze wurde in einem realen Versuchsfahrzeug gezeigt. Die Funktion des Assistenzsystems wird anhand zweier Szenarien, die zur Erprobung des Gesamtsystems verwendet wurden, vorgestellt. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung und einem Ausblick. < zurück |
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