AFM-Experimente an einem Vertikaldynamik-Prüfstand für KI-basierte Steuerungsalgorithmen
Die semiaktive Aufhängung der Testplattform AI For Mobility (AFM) ermöglicht die Echtzeitkontrolle der vertikalen Dynamik des Fahrzeugs. Dies ermöglicht die Anpassung an unterschiedliche Fahrbahnanregungen und kritische Fahrsituationen und optimiert sowohl die Fahrsicherheit als auch den Fahrkomfort. Um einen KI-basierten Dämpferregler zu entwerfen, ist ein originalgetreues Modell der Vertikaldynamik erforderlich. Es kann sowohl für den modellbasierten Reglerentwurf als auch für lernende (KI-)Steuerungsmethoden verwendet werden.
Um die vertikale Dynamik des AFM zu charakterisieren, wurden umfangreiche Experimente durchgeführt. In Zusammenarbeit mit unserem Partner KW automotive GmbH, der im Rahmen des KIFAHR-Projekts gefördert wird, wurde das Fahrzeug mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, bevor es definierten vertikalen Erregungen auf einem Vier-Pfosten-Prüfstand ausgesetzt wurde. Dieser Aufbau ermöglicht es, die Fahrzeugdynamik mit vordefinierten Pfosten-Höhenprofilen zu messen und zu analysieren. Bei den durchgeführten Tests wurden unter anderem harmonische und straßenähnliche Erregungen verwendet. Sinusförmige Erregungen mit steigender Frequenz wurden angewendet, um die Übertragungsfunktion charakteristischer Fahrzeugzustände zu schätzen. Die Beschleunigung des Fahrwerks sowie die Radlasten sind von großem Interesse, da sie zur Quantifizierung des Fahrkomforts bzw. der Fahrsicherheit verwendet werden können. Um den Modellierungsprozess weiter zu unterstützen, wurden viele verschiedene Größen auf dem Prüfstand aufgezeichnet. Nicht nur die Beschleunigungen der Räder, des Fahrwerks und des Motors, sondern auch die Durchbiegungen der Komponenten sind von Interesse und werden mit Potentiometern gemessen. Rechnet man die Aktuatorströme der semiaktiven Dämpfer, die Positionen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der vier Pfosten, die dynamischen Radlasten und zusätzliche Hilfsgrößen hinzu, mussten mehr als 50 Signale verarbeitet werden. Die große Anzahl von Messkanälen erforderte die Aufzeichnung auf zwei verschiedenen Geräten. Für die nachträgliche Synchronisierung der Aufzeichnungen wurde ein bestimmtes Signal auf beiden Geräten aufgezeichnet und dann zur Berechnung der Verzögerung und zum Ausgleich der unterschiedlichen Zeitbasis der Messungen verwendet.
In fast 100 separaten Experimenten mit Sinusschwingungen mit unterschiedlichen Amplituden, Roll- und Nickanregungen und realistischen Straßenprofilen wurden die Grenzen der Federung systematisch getestet. Für die Ad-hoc-Analyse wurden zwei Anwendungen entwickelt, die es ermöglichen, die Messdaten im Zeitbereich zu visualisieren und die Übertragungsfunktionen für beliebige Input-Output-Kombinationen zu schätzen.
Das Projekt KIFAHR wird vom deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung unter dem Vertrag 01IS20010A gefördert.
