DE4221030A1 - Dynamic detection state of vehicle ABS system - using front wheel brake pressure difference and transverse acceleration to determine curve, split or straight braking. - Google Patents
Dynamic detection state of vehicle ABS system - using front wheel brake pressure difference and transverse acceleration to determine curve, split or straight braking.Info
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Abstract
Description
In den vergangenen Jahren wurden zunehmend Fahrzeuge mit einer aktiven Hinterachslenkung auf dem Markt angeboten. Von anfänglich reinen Steuerungskonzepten bei der aktiven Beeinflussung der Hinter achskinematik kann in jüngster Zeit ein Trend in Richtung von geregelten Konzepten bei der Fahrwerksentwicklung beobachtet werden. Sowohl Simulationen als auch experimentelle Ergebnisse haben gezeigt, daß noch mehr intelligente Strategien zur Erfüllung strenger Anforderungen bezüglich der Sicherheit, der Stabilität und des Fahrkomforts eines komplexen Kraftfahrzeuges bei unter schiedlichen Fahrmanövern, insbesondere bei Grenzfällen, eingesetzt werden müssen. So wurde festgestellt, daß für Kurvenfahrt und Spurwechsel ganz entgegengesetzte Steuerungsmaßnahmen der Hinter achslenkung verwendet werden müssen. Daher ist es wünschenswert zu wissen, welche momentane Situation vorliegt. Die Kompensation des Bremsgiermoments durch Hinterachslenkung (GMK) ist eine sehr sinn volle Maßnahme bei µ-Split-Bremsung, bringt aber unerwünschte Effekte bei Kurvenfahrt und bei Spurwechsel. Daher wurde anhand von Querbeschleunigungssignalen die GMK-Funktion bei den letztgenannten Situationen abgeschwächt (indirekte Situationsanpassung). Dies zeigt wie wichtig die Erkennung von Fahrsituationen bei der Ausfüllung einer Fahrdynamikregelung sein kann.In recent years, increasingly vehicles with a active rear-axle steering offered in the market. From the beginning pure control concepts in the active influence of the Hinter Axis kinematics may be a trend in the direction of regulated concepts in chassis development. Both simulations and experimental results have demonstrated that there are more intelligent strategies to fulfill strict safety, stability and safety requirements the ride comfort of a complex motor vehicle under various driving maneuvers, especially in borderline cases used Need to become. So it was found that for cornering and Lane change completely opposite control measures of the hind axle steering must be used. Therefore, it is desirable too know which current situation exists. The compensation of the Bremsgiermoments by rear axle steering (GMK) is a very sensible full measure in μ-split braking, but brings undesirable Effects when cornering and when changing lanes. Therefore, was based on Transverse acceleration signals the GMK function at the latter Situations mitigated (indirect Situation adjustment). This shows how important the detection of Driving situations in the completion of a vehicle dynamics control be can.
Aufgabe der Erfindung ist daher ein technisch realisierbares Verfahren zu entwickeln, das es ermöglicht, durch Auswertung einer geringen Anzahl im Fahrzeug zur Verfügung stehender Meßsignale on-line die vorliegende Situation zu erkennen. Dabei sind gewisse Einschränkungen/Anforderungen wegen der kraftfahrzeugtechnischen Gegebenheiten zwangsläufig vorgegeben; nämlichThe object of the invention is therefore a technically feasible To develop a method that makes it possible by evaluating a small number of measurement signals available in the vehicle to recognize on-line the present situation. There are certain Restrictions / requirements due to the automotive engineering Conditions inevitably predetermined; namely
- - die Situationserkennung muß rasch erfolgen,- situation identification must be rapid,
- - die Rechnerkapazität ist auf on-board-computer begrenzt,- the computer capacity is limited to on-board computer,
- - die Fehlerrate der Klassifizierung muß sehr klein gehalten werden.- The error rate of the classification must be kept very small.
Bei dem letztgenannten Punkt ist es besonders kritisch, wenn die zur Verfügung stehenden Daten/Merkmale unpräzis (ungenau durch Messung, nicht eindeutig in der Auswertung, usw.) sind. Es ist daher die Absicht, dieses Erkennungsproblem durch Einsatz von "Fuzzy-Logik" zu unterstützen. Durch Zuhilfenahme von Fuzzy-Logik gibt es die Vor teile, daßIn the latter point, it is particularly critical when the Available data / characteristics imprecise (inaccurate by measurement, not unique in the evaluation, etc.). It is therefore the Intent to exploit this recognition problem by using "fuzzy logic" support. By using fuzzy logic, there are the pros Share that
- - mehrdeutige Situationen (Entscheidungen) einfacher zu behandeln sind,- ambiguous situations (decisions) easier to handle are,
- - der Aufwand für die Auswertung sich in Grenzen hält.- The effort for the evaluation is limited.
Im Hinblick auf das Projekt Giermomentkompensation (GMK) als praktisches Anwendungsgebiet soll eine Methode beschrieben werden, die die Fahrsituation gebremste Kurvenfahrt von der Fahrsituation Bremsung auf µ-Split unterscheiden kann. Das Ergebnis steht in Form eines Signals, das Werte zwischen 0 . . . 1 annehmen kann, zur Verfügung. Das Ausgangssignal wird fortlaufend aktualisiert, so daß auch Veränderungen der Fahrsituation während eines Bremsvorgangs berücksichtigt werden. Das Ergebnis steht spätestens 100 msec nach Bremsbeginn bzw. nach Eintreten einer Veränderung der Fahrsituation zur Verfügung.With regard to the project yaw moment compensation (GMK) as Practical application is to describe a method the driving situation braked cornering of the driving situation Can distinguish braking on μ-split. The result is in Form of a signal that values between 0. , , 1, to Available. The output signal is continuously updated so that also changes in the driving situation during a braking process be taken into account. The result is not later than 100 msec Start of braking or after the occurrence of a change in the driving situation to disposal.
Es stehen folgende Signale, die auch für GMK und ABS benötigt werden, zur Verfügung:The following signals are available, which are also required for GMK and ABS will be available:
- - Lenkwinkel vorne und hinten (δv, δh),Front and rear steering angles (δ v , δ h ),
- - Bremsdrücke vorne links und vorne rechts (Pvl, Pvr),- Brake pressures front left and front right (P vl , P vr ),
- - Fahrzeuggeschwindigkeit (vx).- Vehicle speed (v x ).
Anhand der Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert werden. Es zeigtReference to the drawings, embodiments of the invention be explained. It shows
Fig. 1 einen Regelkreis mit unterschiedlichen Reglern, Fig. 1 a control loop using different controls,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Klassifizierers, Fig. 2 is a block diagram of a classifier,
Fig. 3 bis 6 Diagramme, FIGS. 3 to 6 are diagrams
Fig. 7 ein ausführliches Ausführungsbeispiel eines Klassifizierers. Fig. 7 shows a detailed embodiment of a classifier.
In Fig. 1 ist 1 ein Fahrzeug, an dem bestimmte Größen gemessen werden. In einem Klassifizierer 2 wird die Situation µ-Split-Bremsung oder Kurvenbremsung oder Geradeausbremsung erkannt und je nach Situation wird auf einen von drei Reglern 3 mit unterschiedlichen Regelgesetzten umgeschaltet, der z. B. den Hinterachslenkwinkel δh eines Fahrzeugs im Sinne einer Kompensation des Giermoments optimal einstellt.In Fig. 1, 1 is a vehicle on which certain quantities are measured. In a classifier 2 , the situation μ-split braking or cornering braking or straight-braking is detected and depending on the situation is switched to one of three controllers 3 with different Regelgesetzt, z. B. adjusts the Hinterachslenkwinkel δ h of a vehicle in the sense of compensation of the yawing moment optimally.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Klassifizierers 2 bestehend aus den Blocks Merkmalbildner 2.1, Bewertung 2.2 und Situationszu ordner 2.3. Fig. 2 shows a block diagram of the classifier 2 consisting of the blocks feature generator 2.1 , evaluation 2.2 and Situationszu folder 2.3 .
Dem Merkmalbildner werden an einer Klemme 4 die Signale der im Fahrzeug zur Verfügung stehenden Sensoren (δv, δh, Pvl, Pvr, Vx) zugeführt. Daraus wird ein geeigneter Merkmalvektor xM(sj) gebildet, der aufgrund kraftfahrzeugtechnischer/regelungs technischer Merkmale die entsprechenden Situationen charakterisiert. Dieser Merkmalvektor wirdThe feature generator, the signals of the sensors available in the vehicle (δ v , δ h , P vl , P vr , V x ) are supplied to a terminal 4 . From this, a suitable feature vector x M (sj) is formed, which characterizes the corresponding situations on the basis of motor vehicle technical / control technical features. This feature vector becomes
- - einfach zu gewinnen sein,- easy to win,
- - für die weitere Bearbeitung im Klassifizierer genügende Informationen liefern, und- sufficient for further processing in the classifier Provide information, and
- - möglichst wenige Mehrdeutigkeiten für die Entscheidung bein halten.- contain as few ambiguities as possible for the decision hold.
Der Merkmalvektor dient als Grundlage für die Situationserkennung. Mit Hilfe des Bewerters 2.2, der auf der Basis der Fuzzy-Logik arbeitet, wird der Merkmalvektor bewertet. Das Ergebnis der Bewertung wird von einem Situationszuordner weiter verwendet, um eine Entscheidung treffen zu können, welche Situation vorliegt.The feature vector serves as the basis for the situation detection. With the help of the evaluator 2.2 , which works on the basis of fuzzy logic, the feature vector is evaluated. The result of the assessment is further used by a situation mapper to make a decision as to which situation exists.
Ein Ansatz für den Merkmalbildner ist die Kombination von folgenden Größen:One approach to the feature builder is the combination of the following sizes:
- - Querbeschleunigung by , die z. B. aus δv, δh und vx abgeleitet werden kann- lateral acceleration b y , the z. B. from δ v , δ h and v x can be derived
- - Bremsdruckdifferenz ΔP = Pvl - Pvr und- Brake pressure difference .DELTA.P = P vl - P vr and
- - Bremsdruckdifferenz ΔPmod für den Fall einer Kurven bremsung.- Brake pressure difference ΔP mod in the event of a braking curve.
Aus dem Lenkwinkel vorne und hinten sowie aus der Fahrzeug geschwindigkeit läßt sich die stationäre Querbeschleunigung mit der folgenden Beziehung berechnenFrom the steering angle front and rear as well as from the vehicle speed can be the stationary lateral acceleration with the calculate the following relationship
Die charakteristische Geschwindigkeit Vch ist ein von Fahrzeug daten abhängiger Parameter. Dieser kann sogar eine von der geschätzten Querbeschleunigung abhängige charakteristische Geschwindigkeit aufweisen. l₀ ist der Achsabstand.The characteristic speed V ch is a parameter dependent on vehicle data. This may even have a characteristic speed dependent on the estimated lateral acceleration. l₀ is the center distance.
Da das Fahrzeug dem Lenkwinkel nicht direkt folgen kann, wird zur Nachbildung der Fahrdynamik ein dynamisches Glied (PT1) einge schaltet. Auch die Fahrdynamik verändert sich mit der Quer beschleunigung. Bei kleinen Werten reagiert das Fahrzeug schneller auf Lenkwinkeländerungen als bei großen.Since the vehicle can not follow the steering angle directly, becomes Replica of the driving dynamics a dynamic link (PT1) turned on on. The driving dynamics change with the cross acceleration. At low values, the vehicle reacts faster on steering angle changes than on big ones.
Zur Unterscheidung der verschiedenen Fahrsituationen ist teilweise auch die Vorgeschichte von Bedeutung. Aus diesem Grund wird die Querbeschleunigung entsprechend der obigen Gleichung aus dem sehr stark gefilterten vorderen Lenkwinkel geschätzt. Als Lenkwinkel filter wird eine gleitende Mittelwertbildung über einen recht langen Zeitraum verwendet. In diesem Fall werden bei kurz fristigen schnellen dynamischen Lenkeingriffen keine großen Querbeschleunigungen geschätzt, bei länger andauernden Kurvenfahrt dagegen sind die mit gefiltertem und ungefiltertem Lenkwinkel geschätzten Querbeschleunigungen nahezu gleich. Diese Schätzung wird im detaillierten Ausführungsbeispiel der Fig. 7 in Block 5 durchge führt.To distinguish the different driving situations, the history is sometimes also important. For this reason, the lateral acceleration is estimated according to the above equation from the highly filtered front steering angle. As a steering angle filter, a moving averaging over a fairly long period is used. In this case, short-term fast dynamic steering interventions do not estimate large lateral accelerations, whereas for longer-lasting cornering, the lateral accelerations estimated with filtered and unfiltered steering angles are almost equal. This estimate is in the detailed embodiment of Fig. 7 in block 5 Runaway leads.
Die Druckdifferenz zwischen den linken und rechten Rädern ist ein Maß für den Reibwertunterschied und somit für das Drehmoment um die Fahrzeughochachse:The pressure difference between the left and right wheels is on Measure for the friction coefficient difference and thus for the torque around the Vehicle vertical axis:
ΔP = Pvl - Pvr.ΔP = P vl - P vr .
Diese Differenz wird in einem Block 6 gebildet.This difference is formed in a block 6 .
Gesucht wird die Übertragungsfunktion zwischen Lenkwinkel und Brems druckdifferenz für den Fall einer Kurvenbremsung. Diese modellierte Bremsdruckdifferenz ΔPmod soll mit der gemessenen Bremsdruck differenz ΔP verglichen werden. Im Fall einer Kurvenbremsung ist eine gute Übereinstimmung beider Signale zu erwarten, während sich bei einer µ-Split-Bremsung größere Abweichungen einstellen.We are looking for the transfer function between the steering angle and brake pressure difference in the event of a curve braking. This modeled brake pressure difference ΔP mod is to be compared with the measured brake pressure difference ΔP. In the case of a curve braking, a good agreement of both signals is to be expected, while with a μ-split braking, larger deviations occur.
Man definiert nun einen LernfaktorYou now define a learning factor
der die unterschiedlichen Fahrsituationen wie in Fig. 3 gezeigt
charakterisiert:
α < 1 µ-Split-Bremsung
α = 1 Kurvenbremsung
α < 1 Geradeausbremsung.which characterizes the different driving situations as shown in FIG. 3:
α <1 μ split braking
α = 1 curve braking
α <1 straight braking.
Man kann somit mit Hilfe dieses Faktors erkennen, ob eine Kurven bremsung oder Nichtkurvenbremsung vorliegt.One can thus recognize with the help of this factor, whether a curves braking or non-curve braking is present.
Dieser Faktor wird aus vorhandenen Meßsignalen "gelernt". Eine potentielle Größe ist die Querbeschleunigung. Daher wird der Lern faktor α in Abhängigkeit von der geschätzten Querbeschleunigung, die oben aus Lenkwinkel vorne, Lenkwinkel hinten und Fahrzeug geschwindigkeit gewonnen wird, nachgebildet.This factor is "learned" from existing measuring signals. A potential size is the lateral acceleration. Therefore, the learning becomes factor α as a function of the estimated lateral acceleration, the top of steering angle front, steering angle rear and vehicle speed is reproduced.
α = α (by)α = α (b y )
In Fig. 4 ist der für das Fahrzeug gegebene Zusammenhang darge stellt. Die Situationen Kurvenbremsung und µ-Split-Bremsung sind hier in Form vom Faktor α qualitativ beschrieben (Block 7).In Fig. 4, the given for the vehicle is Darge presents. The situations of curve braking and μ-split braking are qualitatively described here in the form of the factor α (block 7 ).
Der Fall Geradeausbremsung wird durch die Einführung folgender Bewertungsgröße r berücksichtigt:The case of straight braking is introduced by the following Evaluation parameter r takes into account:
Aus Fig. 5 kann man erkennen, daß das sehr ausgeprägte Minimum der Bewertungsgröße r (= 0) die Kurvenbremsung charakterisiert (Block 8). Die Unterscheidung der Fahrsituationen µ-Split-Bremsung und Geradeausbremsung ist daraus allerdings nicht eindeutig. Man braucht dafür noch die Größe Δ P, die in Block 6 gebildet wird.From Fig. 5 it can be seen that the very pronounced minimum of the evaluation variable r (= 0) characterizes the curve braking (block 8 ). However, the distinction between the driving situations μ-split braking and straight braking is not clear. One still needs the size Δ P, which is formed in block 6 .
Es wurde somit ohne Modellbildung eine Bewertungsgröße gefunden, die das Verhältnis Δ Pmod/Δ P qualitativ beschreibt.It was thus found without modeling a rating that qualitatively describes the ratio Δ P mod / Δ P.
Aus den Größen by, Δ P und r können nun zur Bewertung die entsprechenden Zugehörigkeitsfunktionen gebildet werden:From the variables b y , Δ P and r, the corresponding membership functions can now be formed for the evaluation:
wobei die Parameter w wie folgt gewählt werden können
wby = 10
wΔ P = 0,04
wr = 0,5
where the parameters w can be selected as follows
w by = 10
w Δ P = 0.04
w r = 0.5
Dieser Vorgang wird im Bewerter 2.2 in den Blöcken 9, 10 und 11 vor genommen. Die zugehörigen Verläufe zeigt Fig. 6.This process is taken in the evaluator 2.2 in blocks 9 , 10 and 11 before. The associated courses are shown in FIG. 6.
Zur Situationserkennung werden im Situationszuordner 2.3 folgende Regeln verwendet:For situation recognition, the following rules are used in the situation mapper 2.3 :
Für die Fuzzy-Implication können min- oder product-Operator ver wendet werden (Pedrycz 1989). Z. B. für Regel 2.1:For fuzzy implication, min or product operators may be used be used (Pedrycz 1989). For example, for rule 2.1:
Für die endgültige Entscheidung über die Situationserkennung gilt das Maximum aus allen Regeln, das in Block 15 gebildet wird.For the final decision about the situation recognition, the maximum of all rules, which is formed in block 15 applies.
j = kurve, split, gerade, . . . j = curve, split, even,. , ,
Dabei können zur Sicherung der Entscheidung noch folgende Kriterien eingeführt werden:The following criteria can be used to secure the decision to be introduced:
mit 0 < Δ < 1: Identifikationsabstand.with 0 <Δ <1: identification distance.
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