Entwicklung von Methoden zum Entwurf einer robusten Anti-Rupf-Regelung am Beispiel von Fahrzeugen mit trocken laufender Doppelkupplung

Die vorliegende Forschungsarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer robusten Regelung zur aktiven Dämpfung von Antriebsstrangschwingungen in der Schlupfphase der Kupplung zur Verbesserung des Fahrkomforts speziell für Antriebsstränge mit trocken laufender Doppelkupplung. Ziel ist insbesondere die Entwicklung zielführender und effizienter Methoden, die die Entwicklung geeigneter Schwingungsdämpfungskonzepte durch aktive Momentenmodulation unterstützen.
Die behandelte Problemstellung resultiert aus den wachsenden Anforderungen an Emissionsreduktion, dem damit einhergehenden Bestreben nach Verringerung der systeminhärenten Dämpfung und Verstärkter Anwendung von Leichtbaumethoden im Antriebsstrang bei gleichzeitiger Optimierung des Fahrkomforts speziell von Doppelkupplungsgetrieben. ... mehr Dieser Zielkonflikt der Entwicklung von Antriebsstrangkomponenten soll durch geeignete hard- oder softwarebasierte Ansätze zur
Schwingungsdämpfung nach Möglichkeit aufgelöst werden.
Bisherige Ansätze zu einer solchen Lösung sind im Hinblick auf rein mechanische Lösungen entweder nicht ausreichend effektiv oder zu komplex, wogegen die effizienteren softwarebasierten Lösungen oft störanfällig, in ihrer Wirkung limitiert oder nicht in ausreichender Breite erprobt sind.
Somit ergibt sich für die vorliegende wissenschaftliche Arbeit als Ziel, ein regelungstechnisches Konzept zur effizienten und insbesondere robusten Dämpfung zu finden, welches sich ebenfalls in die bestehende Getriebesteuerungssoftware integrieren lässt. Darüber hinaus werden Methoden zur Validierung dieses software-basierten Ansatzes besonders im Hinblick auf die unsicheren Systemeigenschaften generiert.
Dabei stützt sich die Arbeit auf die Anwendung einer Methode zur effizienten Systemidentifikation durch Verwendung von pseudozufälligen Signalen in Simulation und Fahrzeug, einer damit entwickelten detaillierten Systemmodellierung und -simulation sowie einer so entwickelten integrierten Validierungsmethode die durch realitätsnahe Reproduktion der Phänomene eine zielgerichtete Entwicklungsarbeit ermöglicht. Mithilfe dieser Methoden wird einer aus mehreren betrachteten Ansätzen zur robusten Regelung ausgewählter Ansatz zur H-Infinity-Regelung im Zeitbereich unter Verwendung von integralen quadratischen Zwangsbedingungen (IQC) sowie der s-Prozedur entwickelt und geprüft.
Damit stellt diese Arbeit den ersten Ansatz zum Entwurf einer in diesem Sinne robusten Anti-Rupf-Regelung sowie die erste bekannte praktische Anwendung des gewählten regelungstechnischen Ansatzes dar. Weitere Ergebnisse sind eine detaillierte Systembetrachtung in Form eines Zustandsraum- und Simulationsmodells sowie eine in diesem Anwendungsbereich neue Methode zur Systemidentifikation.

The present scientific work discusses the development of a robust control approach to actively damp drive train oscillations occuring during the clutches slipping phase, where damping is intended to improve the driving comfort especially for dry running double clutch powertrain applications. The goal is particularly to establish productive and efficient methods supporting the development of suitable oscillation damping
concepts using active clutch torque modulation.
The problem task treated here has been emerging from the growing requirements to emission reduction, leading to striving for reduction of the damping inherent in the system, an intensified use of lightweight design methods in powertrain construction and simultaneously optimizing the driving comfort especially for double clutch transmission systems. ... mehr This conflict of objectives in the development of powertrain
components shall be solved by the means of suitable hard- or software-based approaches to damping of oscillations.
Current approaches to achieve such a solution are with respect to pure mechanical solutions either not sufficiently efficient or too complex, while the more efficient software-based solutions are mostly prone to disturbances, limited in their effect or not tested within a sufficiently broad scope.
Thus, the scientific work presented here aims to find a control engineering concept to an efficient and most important robust damping of drive train oscillations, which also allows for integration into the existing transmission control software. Further, suitable validation methods are generated to prove the developed software based approach with special focus on the uncertain system characteristics.
The work is based on the application of a method to efficiently identify system dynamics by applying pseudo-random signals in simulation as well as in the car, which enables developing a detailed system modelling and simulation and thereby establishing an integrated validation method by realistic reproduction of phenomena and thus leading to a productive way of development. Using these particular methods, one approach to
robust control selected out of several ones being evaluated, which treats time-Domain H-Infinity-control by use of integral quadratic constraints (IQC) as well as the so-called s-procedure, is developed and tested.
Thereby, the presented work represents the first approach to an Anti-Judder-Control being robust in this very meaning as well as the first known practical application of the chosen control theoretical approach. Further results are a detailed system analysis and view in the form of a state-space model and a simulation model as well as a method to system identification being new in this field of application.