Optimal control with Kane Mechanics applied to a hybrid power split transmission

Saenger Zetina, Siegfried Hans; Abel, Dirk

doi:hsb910019210

Optimal control with Kane Mechanics applied to a hybrid power split transmission = Optimale Regelung mit Kane-Mechanik angewandt auf ein leistungsverzweigtes Hybridgetriebe

Saenger Zetina, Siegfried Hans (Author)

2009

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Siegfried Hans Saenger Zetina

ImpressumGöttingen : Sierke 2009

UmfangXXIX, 205 S. : graph. Darst.

ISBN978-3-86844-213-7

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Zsfassung in engl. und dt. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Abel, Dirk (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2009-03-10

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-30278
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51371/files/SaengerZetina_Siegfried.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl und Institut für Regelungstechnik (416610)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Paralleler Hybrid (Genormte SW) ; Serieller Hybrid (Genormte SW) ; Getriebeanalyse (Genormte SW) ; Automatisches Getriebe (Genormte SW) ; Stufenloses Getriebe (Genormte SW) ; Optimalwertregelung (Genormte SW) ; Regelungstechnik (Genormte SW) ; Leistungsverzweigung (Genormte SW) ; Theoretische Mechanik (Genormte SW) ; Technische Mechanik (Genormte SW) ; Hybridfahrzeug (Genormte SW) ; Hybridantrieb (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Kane-Mechanik (frei) ; Kane Mechanics (frei) ; optimal control (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620
rvk: ZL 4120 * ZQ 5080 * ZQ 7050 * ZQ 5060 * ZQ 5050

Kurzfassung
In der vorliegenden Arbeit wird mit Hilfe der Kane-Mechanik und der Optimalen Regelung eine Methode für die modellbasierte Auslegung und Inbetriebnahme einer dynamischen Regelung für Hybridgetriebe der leistungsverzweigten Art entwickelt. Als Praxisbeispiel dient das Two-Mode-Hybridgetriebe, dessen Antriebsstrang in der objektorientierten Umgebung Dymola modelliert und in einer Model-in-the-Loop-Umgebung verwendet wird. Anhand der Mehrkörperdynamik nach Kane wird ein Zustandsraummodell hergeleitet und die dazugehörige Methode vorgestellt. Es werden sowohl ein Zustandsbeobachter nach Kalman als auch zwei Regler entworfen, die für die Leerlaufdrehzahl-, Schaltungs und Synchronisationsregelung dienen. Eine PI-Regelung mit Vorfilter, die die Dynamik des Systems und insbesondere die Eigenfrequenzen berücksichtigt sowie ein Linear-Quadratischer Gaussscher Integrator, der nach Komfort und Batterieschonungsgesichtspunkten ausgelegt wurde, werden an einem Prüfstand und einem Prototypfahrzeug in Betrieb genommen. Für die Evaluierung des Schaltungskomforts beider Regler wird der Schwingungsdosiswert (VDV) verwendet.

The following work describes a method based on the Kane Mechanics to derive the state space equation for modelling and controlling a mechatronic system such as a hybrid transmission. The hybrid powertrain components, especially the dynamic behaviour for controlling a power split transmission are described and modelled in an object oriented simulation environment. The Kane Mechanics are utilized to build up a state space model of the hybrid transmission. This is utilized to design a Kalman Observer and an Optimal Controller of the type Linear Quadratic Gaussian Integrator (LQGI) for the input speed control. As a benchmark control algorithm a modified PI controller with filter elements is designed that are tuned to compensate the eigenfrequencies of the system. The algorithms are tested and compared within the object oriented simulation environment and implemented into amicrocontroller. Dynamometer and vehicle results show the performance of both algorithms under different conditions. As a shifting quality measure, the Vibration Dose Value (VDV) is used.

Fulltext:
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