Zusammenfassung
Der Beitrag beschreibt modellbasierte Regelungsstrategien für planetare Rover und innovative Elektromobile. Trotz prinzipiell gleichen Aufbaus ihrer Fahrwerke werden doch unterschiedliche Reglerlösungen bevorzugt, deren Bandbreite in diesem Beitrag vorgestellt wird. Beide Systeme sind überaktuierte robotische Fahrzeuge, deren Regler die jeweils unabhängig ansteuerbaren Rad- und Lenkantriebe koordinieren. Im Fall des planetaren Rovers wird ein Fahrzeugmodell mit Rad-Sand-Kontaktdynamik verwendet, das innerhalb eines modellprädiktiven Reglers (MPC) zum Einsatz kommt. Für das wesentlich dynamischere Straßenfahrzeug wird der MPC-Ansatz erweitert. Zur Reduzierung der Steuerungsdimension wird ein invertiertes Modell der Fahrdynamik eingeführt und das Optimierungsproblem auf das Bestimmen von Hilfsgrößen für die verbleibenden Freiheitsgrade reduziert.
Abstract
The paper introduces model based control strategies for planetary rovers and novel electric vehicles. Despite the same fundamental structure of their chassis different types of controllers are preferred. The bandwidth of potential solutions is shown in the paper. Both systems are overactuated robotic vehicles with controllers for coordinating the individually controlable wheel and steering drives. For planetary rovers a model predictive control (MPC) approach is implemented that considers the specific wheel-soil contact dynamics. The solution for the dynamic road vehicles goes beyond the MPC approach. For minimizing the number of controls an inverted vehicle dynamics model is introduced such that the optimization problem is reduced on computing auxiliary variables only, which are representing the remaining degrees of freedom of the system.
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