Pushing Innovation

Neuronale Netze für semi-aktive Fahrwerksregelung: Analyse im virtuellen Fahrversuch

Verwendung neuronaler Netze in der Reglerentwicklung mit DYNA4

Das Framework DYNA4 unterstützt die simulationsbasierte Entwicklung von Fahrzeugregelsystemen von MiL, SiL bis zu HiL-Tests. Dabei bieten z. B. virtuelle Reifen- und Achsprüfstände automatisierte Workflows für den komplexen Prozess der Modellparametrierung. Wir zeigen am Beispiel einer semi-aktiven Fahrwerksregelung, die auf neuronalen Netzen beruht, wie mit DYNA4 das Reglerverhalten im virtuellen Fahrversuch analysiert werden kann. Das hier beschriebene Vorgehen ist genauso für viele andere Regelsysteme anwendbar.

Gesamtfahrzeugsimulation mit expliziter MPC Dämpferregelung und detailliertem FTire Reifenmodell
Gesamtfahrzeugsimulation mit expliziter MPC Dämpferregelung

Die Regelstrategie im Überblick

  • Optimierung von Fahrkomfort und Fahrsicherheit durch modellprädiktive Regelung (MPC)
  • Mittels explizitem Ansatz erfolgt die Berechnung zeitintensiver Optimimalsteuerungsprobleme offline
  • Einsatz von neuronalen Netzen ermöglicht nichtlineare modellbasierte Regelung auch bei hochdynamischen Systemen
  • Überprüfung der Performance im Viertelfahrzeug und in der Gesamtfahrzeugsimulation mit DYNA4 Car Professional
  • Praxistauglich durch flexibel anpassbare Applikationsparameter
  • Im Ergebnis signifikante Verbesserungen von Fahrkomfort und Fahrsicherheit

Modellbildung und Parametrierung

  • Erste vertikaldynamische Untersuchungen und Reglerkonzepte am Viertelfahrzeug 
  • Ableitung von Parametern des Reglermodells durch Tests an virtuellen Komponentenprüfständen in DYNA4
Virtueller AchsprüfstandLastverteilungVirtueller Reifenprüfstand

- Verwendung von detaillierten MKS-Achsen
- Ermittlung des (elasto-)kinematischen Achsverhaltens, hier z.b. Feder-/Dämpferübersetzung
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- Untersuchung der Auswirkung verschiedener Beladungskonfigurationen
- Einfache Positionierung mittels DYNAanimation3
- Automatisierte Aggregation von Massen(-trägheiten) in DYNA4
- Physikalisch basiertes Reifenmodell FTire, nahtlos integriert in DYNA4
- Parametrierung des Reifens durch Anwendung statischer und dynamischer Testfälle auf einem virtuellen Prüfstand
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Reglersynthese

  • Offline-Berechnung von optimalen Steuerungsproblemen am Viertelfahrzeugmodell
  • Zielfunktion: gewichtete Kombination aus Fahrkomfort und Fahrsicherheit
  • Berücksichtigung von Systembeschränkungen
  • Dämpferstrom-Aufschaltung basierend auf Fahrwerkszustand und Fahrzeugeigenschaften 

Reglerbewertung im Gesamtfahrzeug

  • Performanceuntersuchungen auf realistischem Kopfsteinpflaster
  • Verwendung des physikalisch basierten Reifenmodells FTire
  • Testszenarien in DYNA4 auf OpenDrive Straße mit CRG-Oberfläche
  • Deutliche Verbesserung von Fahrkomfort und Fahrsicherheit durch Einsatz modellprädiktiver Regelung (nonlinear programming - NLP) im Vergleich zur Referenzstrategie (Skyhook/Groundhook kombiniert - HH)

Erfahren Sie mehr in den Vortragsfolien der chassis.tech 2017 oder nehmen Sie direkt Kontakt mit uns auf.

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Produktinformationen

DYNA4 Car Professional: Simulationsframework für Fahrdynamik

Kundenreferenzen

Fahrdynamiksimulation bei Magna, VW, Ford, BMW u.a.

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Susanne Beckert

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