Regelung eines redundant aktuierten Steer-by-Wire-Systems

Im Rahmen des autonomen Fahrens gewinnen Steer-by-Wire (SbW) Systeme wieder an Bedeutung, da ein permanent mitdrehendes Lenkrad im Fahrzeug unerwünscht ist. Zudem müssen bei autonomen Fahrzeugen Redundanzen an der Fahrzeuglenkung vorgesehen werden, die bis heute als Hemmnis für SbW-Systeme galten. In diesem Beitrag wird ein Modell eines doppelt aktuierten SbW-Systems vorgestellt, bei dem die Aktoren der Lenkung elastisch miteinander verbunden sind. Anschließend wird das Modell vereinfacht. Ein Regelungskonzept für redundant aktuierte SbW-Systeme wird vorgestellt. Durch den Einsatz eines unterlagerten Drehzahlreglers wird durch Verkopplung die Systemordnung des redundanten Systems auf die eines Systems ohne Redundanz reduziert. Mittels eines algebraisch ausgelegten Model-Matching-Reglers wird das unterlagert geregelte System auf die Dynamik eines generischen Lenkungsmodells geregelt. Abschließend werden die Systemeigenschaften des geregelten Systems analysiert. Hierbei kann eine hohe Übereinstimmung zwischen dem geregelten System und dem Referenzsystem nachgewiesen werden. Des Weiteren wird die Passivität des geregelten Systems nachgewiesen, so dass dessen Stabilität bei der Ankopplung an eine passive Umgebung sichergestellt ist.