Innerhalb der Automobil- und Zulieferindustrie wird heute intensiv an Fahrzeugführungssystemen gearbeitet. Ziel des Werks ist es daher, dem Entwickler den notwendigen regelungstechnischen Hintergrund zugänglich zu machen. Es ist auf dem Stand der neuesten Entwicklungen in der europäischen und amerikanischen Forschung, deren Tendenzen im Überblick wiedergegeben werden. Es werden zum einen die Entwicklung eines Systems zur Abstandsregelung und die hiermit verbundenen Problemstellungen beschrieben. Zum anderen wird die Funktionsweise eines Fahrzeugquerregelungssystems erläutert. Aufbauend auf…mehr
Innerhalb der Automobil- und Zulieferindustrie wird heute intensiv an Fahrzeugführungssystemen gearbeitet. Ziel des Werks ist es daher, dem Entwickler den notwendigen regelungstechnischen Hintergrund zugänglich zu machen. Es ist auf dem Stand der neuesten Entwicklungen in der europäischen und amerikanischen Forschung, deren Tendenzen im Überblick wiedergegeben werden. Es werden zum einen die Entwicklung eines Systems zur Abstandsregelung und die hiermit verbundenen Problemstellungen beschrieben. Zum anderen wird die Funktionsweise eines Fahrzeugquerregelungssystems erläutert. Aufbauend auf diesen Verfahren werden Konzepte zur automatischen Durchführung von Spurwechsel- und Überholmanövern vorgestellt. TOC:Einleitung.- Technologien im Straßenverkehr der Zukunft.- Verfahren zur Fahrzeuglängsregelung.- Verfahren zur Fahrzeugquerregelung.- Architektur der automatischen Fahrzeugführung.- Spurwechselmanöver.- Überholmanöver.- Zusammenfassung.
1 Einleitung.- 2 Technologien im Straßenverkehr der Zukunft.- 2.1 Forschungsaktivitäten in den USA.- 2.1.1 Daskalifornische Projekt PATH.- 2.1.2 Die Aktivitäten an der Carnegie Mellon University.- 2.1.3 Das Forschungsprogramm IVHS auf Bundesebene.- 2.1.4 Intelligent Cruise Control.- 2.1.5 Verfahren zur Steuerung des Verkehrsflusses.- 2.2 Forschungsaktivitäten in Europa.- 2.2.1 Forschungsaktivitäten im Rahmen von PROMETHEUS.- 2.2.2 Forschungsaktivitäten im Rahmen von DRIVE.- 2.3 Zielsetzung der vorliegenden Arbeit.- 3 Verfahren zur Fahrzeuglängsregelung.- 3.1 Mathematisches Modell für die Längsdynamik.- 3.2 Untersuchung im Hinblick aufdie Reglerauswahl.- 3.3 Verfahren zur Regelung derFahrzeuggeschwindigkeit.- 3.4 Verfahren zur Abstandsregelung.- 3.4.1 Ableitung des nichtlinearen Regelgesetzes.- 3.4.2 Die Nominalbeschleunigung als Schnittstelle zwischen den Regelungsschichten.- 3.4.3 Stabilität der Regelung.- 3.4.4 Schlangenstabihtät.- 3.4.5 Konvergenzeigenschaften.- 3.4.6 Behandlung der Stellgrößenbeschränkungen.- 3.4.7 Einführung von Komfortparametern.- 3.4.8 Störgrößenausregelung im Sättigungsbereich.- 3.4.9 Architektur des Gesamtmoduls der Abstandsregelung.- 3.5 Regelung zur Geschwindigkeitsreduzierung.- 3.6 Umschaltstrategie zwischen den Regelungsverfahren.- 3.7 Simulationsuntersuchungen.- 3.8 Verhalten bei veränderbaren Parametern.- 4 Verfahren zur Fahrzeugquerregelung.- 4.1 Mathematisches Modell zur Beschreibung der Fahrzeugquerbewegungen.- 4.2 Verfahren zur Spurregelung.- 4.2.1 Ableitung des nichtlinearen Regelgesetzes.- 4.2.2 Polvorgabe für den geschlossenen Regelkreis.- 4.2.3 Konvergenzeigenschaften.- 4.2.4 Modifikation des Regelgesetzes.- 4.2.5 Der Lenkwinkeleinschlag als eigentliche Stellgröße.- 4.2.6 Architektur des Gesamtmoduls der Fahrzeugquerregelung.- 4.2.7 Simulationsuntersuchungen.- 4.3 Schätzung des Schwimmwinkels mittels eines Zustandsbeobachters.- 4.4 Weitere Verbesserung der Störfestigkeit.- 4.5 Verhalten bei veränderbaren Parametern.- 5 Architektur der automatischen Fahrzeugführung.- 6 Spurwechselmanöver.- 6.1 Einfluß derFahrbahngeometrie.- 6.2 Überprüfung auf Kollisionsfreiheit.- 6.2.1 Einfluß des rückwartigen Verkehrs.- 6.2.2 Einfluß des vorausfahrenden Verkehrs.- 6.2.3 Die Freigabe des Spurwechselmanövers.- 6.3 Sensortechnische Erfassung des Fahrzeugumfelds.- 6.4 Bestimmung der erforderlichen Sensorreichweiten.- 6.4.1 Sensorik zur Erfassung des rückwärtigen Verkehrs.- 6.4.2 Sensorik zur Erfassung des vorausfahrenden Verkehrs.- 6.5 Durchführung des Spurwechselmanövers.- 6.5.1 Bestimmung der erforderlichen Querverschiebung.- 6.5.2 Planung des Quermanövers.- 6.5.3 Erweiterung auf veränderliche Fahrspuren.- 6.6 Simulationsuntersuchungen.- 7 Überholmanöver.- 7.1 Überprüfung auf Kollisionsfreiheit.- 7.1.1 Der Einfluß der Manöverzeit.- 7.1.2 Überholvorgang mit anschließend freier Fahrt.- 7.1.3 Die engste Annäherung.- 7.2 Bestimmung der erforderlichen Sensorreichweite.- 7.3 Durchführung des Uberholmanövers.- 7.4 Vorzeitige Rückführung in die Ausgangsfahrspur.- 7.5 Simulationsuntersuchungen.- 7.6 Realisierbarkeit der automatischen Führung von Überholmanövern.- 8 Zusammenfassung.
1 Einleitung.- 2 Technologien im Straßenverkehr der Zukunft.- 2.1 Forschungsaktivitäten in den USA.- 2.1.1 Daskalifornische Projekt PATH.- 2.1.2 Die Aktivitäten an der Carnegie Mellon University.- 2.1.3 Das Forschungsprogramm IVHS auf Bundesebene.- 2.1.4 Intelligent Cruise Control.- 2.1.5 Verfahren zur Steuerung des Verkehrsflusses.- 2.2 Forschungsaktivitäten in Europa.- 2.2.1 Forschungsaktivitäten im Rahmen von PROMETHEUS.- 2.2.2 Forschungsaktivitäten im Rahmen von DRIVE.- 2.3 Zielsetzung der vorliegenden Arbeit.- 3 Verfahren zur Fahrzeuglängsregelung.- 3.1 Mathematisches Modell für die Längsdynamik.- 3.2 Untersuchung im Hinblick aufdie Reglerauswahl.- 3.3 Verfahren zur Regelung derFahrzeuggeschwindigkeit.- 3.4 Verfahren zur Abstandsregelung.- 3.4.1 Ableitung des nichtlinearen Regelgesetzes.- 3.4.2 Die Nominalbeschleunigung als Schnittstelle zwischen den Regelungsschichten.- 3.4.3 Stabilität der Regelung.- 3.4.4 Schlangenstabihtät.- 3.4.5 Konvergenzeigenschaften.- 3.4.6 Behandlung der Stellgrößenbeschränkungen.- 3.4.7 Einführung von Komfortparametern.- 3.4.8 Störgrößenausregelung im Sättigungsbereich.- 3.4.9 Architektur des Gesamtmoduls der Abstandsregelung.- 3.5 Regelung zur Geschwindigkeitsreduzierung.- 3.6 Umschaltstrategie zwischen den Regelungsverfahren.- 3.7 Simulationsuntersuchungen.- 3.8 Verhalten bei veränderbaren Parametern.- 4 Verfahren zur Fahrzeugquerregelung.- 4.1 Mathematisches Modell zur Beschreibung der Fahrzeugquerbewegungen.- 4.2 Verfahren zur Spurregelung.- 4.2.1 Ableitung des nichtlinearen Regelgesetzes.- 4.2.2 Polvorgabe für den geschlossenen Regelkreis.- 4.2.3 Konvergenzeigenschaften.- 4.2.4 Modifikation des Regelgesetzes.- 4.2.5 Der Lenkwinkeleinschlag als eigentliche Stellgröße.- 4.2.6 Architektur des Gesamtmoduls der Fahrzeugquerregelung.- 4.2.7 Simulationsuntersuchungen.- 4.3 Schätzung des Schwimmwinkels mittels eines Zustandsbeobachters.- 4.4 Weitere Verbesserung der Störfestigkeit.- 4.5 Verhalten bei veränderbaren Parametern.- 5 Architektur der automatischen Fahrzeugführung.- 6 Spurwechselmanöver.- 6.1 Einfluß derFahrbahngeometrie.- 6.2 Überprüfung auf Kollisionsfreiheit.- 6.2.1 Einfluß des rückwartigen Verkehrs.- 6.2.2 Einfluß des vorausfahrenden Verkehrs.- 6.2.3 Die Freigabe des Spurwechselmanövers.- 6.3 Sensortechnische Erfassung des Fahrzeugumfelds.- 6.4 Bestimmung der erforderlichen Sensorreichweiten.- 6.4.1 Sensorik zur Erfassung des rückwärtigen Verkehrs.- 6.4.2 Sensorik zur Erfassung des vorausfahrenden Verkehrs.- 6.5 Durchführung des Spurwechselmanövers.- 6.5.1 Bestimmung der erforderlichen Querverschiebung.- 6.5.2 Planung des Quermanövers.- 6.5.3 Erweiterung auf veränderliche Fahrspuren.- 6.6 Simulationsuntersuchungen.- 7 Überholmanöver.- 7.1 Überprüfung auf Kollisionsfreiheit.- 7.1.1 Der Einfluß der Manöverzeit.- 7.1.2 Überholvorgang mit anschließend freier Fahrt.- 7.1.3 Die engste Annäherung.- 7.2 Bestimmung der erforderlichen Sensorreichweite.- 7.3 Durchführung des Uberholmanövers.- 7.4 Vorzeitige Rückführung in die Ausgangsfahrspur.- 7.5 Simulationsuntersuchungen.- 7.6 Realisierbarkeit der automatischen Führung von Überholmanövern.- 8 Zusammenfassung.
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