Methoden zur Neigungs- und Anhängelastschätzung von Schleppfahrzeugen

Von:

Marius Oei

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Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von Assistenzfunktionen zur Schätzung der Steigung und Anhängelast von elektrischen Schleppfahrzeugen auf Industriegeländen. Aufgrund von nicht an die Last und Steigung angepasster Geschwindigkeiten entstehen Gefahrenpotenziale, die durch die entwickelten Assistenzfunktionen minimiert werden. Der erste Teil der Arbeit beinhaltet die Entwicklung von Methoden zur Schätzung der Neigung des Fahrzeugs. Hierfür werden Modelle des Fahrzeugverhaltens in zwei Abstraktionsebenen genutzt: ein komplexes Mehrkörpermodell zur Simulation des Fahrzeugverhaltens und ein Einspurmodell zur Verwendung in den Algorithmen. Der quaternionenbasierte Schätzer der Fahrzeugneigung wird um zwei Erweiterungen ergänzt: ein dynamischer und ein statischer Ansatz zur Kompensation von Beschleunigungen und ein neuartiges zweistufiges Verfahren zur Sensorkalibrierung, das keinen Ausbau des Sensors aus dem Fahrzeug erfordert. Dies ermöglicht eine genauere Schätzung der Neigung des Fahrzeugs auch während dynamischer Fahrmanöver. Der zweite Teil befasst sich mit Schätzmethoden für die Masse des Anhängers. Unter Annahme bekannter Steigungen am Fahrzeug sowie am Anhänger wird die Schätzung als Regressionsproblem formuliert. Eine Strukturbrucherkennung ergänzt den Schätzer, um eine schnelle und genaue Schätzung der Last auch nach dem An- oder Abkoppeln von Anhängern sicherzustellen. Zusätzlich werden Erweiterungen für spezifische Eigenschaften von Messgrößen entwickelt, die zur Erhöhung der Robustheit der Schätzung beitragen. Die vorgestellten Verfahren werden in umfangreichen experimentellen Untersuchungen eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik.