DE19754162A1 - Systematic evaluation method for automobile regulation system dynamic characteristics - Google Patents
Systematic evaluation method for automobile regulation system dynamic characteristicsInfo
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
- B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
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- Regulating Braking Force (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Anordnung zur systematischen Bewertung des dynamischen Verhaltens ei nes Kraftfahrzeug-Regelungssystems, wie eines Antiblockier systems (ABS), einer Antriebsschlupfregelung (ASR), einer Fahrstabilitäts- oder Fahrdynamikregelung (FSR, FDR, ASMS) oder dergleichen.The invention relates to a method and arrangement for the systematic assessment of dynamic behavior Nes automotive control system, such as an anti-lock systems (ABS), a traction control system (ASR), one Driving stability or driving dynamics control (FSR, FDR, ASMS) or similar.
Kraftfahrzeug-Regelungssysteme dieser Art haben in den letzten Jahren ständig an Bedeutung gewonnen. Es sind kom plexe Systeme, bei denen die Regelgrößen und Regelvorgänge in Abhängigkeit von zahlreichen Parametern, Meßgrößen und Vorgaben nach komplizierten Algorithmen und logischen Ver knüpfungen berechnet und umgesetzt werden. Zur Anpassung an die jeweiligen Fahrzeugtypen, zur ständigen Verbesserung des Regelverhaltens in Abhängigkeit von verschiedenartigen Ein flüssen werden im Entwicklungsstadium und bei der Erprobung die einzelnen Parameter und Einflußgrößen in vielfältiger Weise variiert, den Vorgaben und speziellen Gegebenheiten angepaßt und die Reaktionen auf diese einzelnen Schritte ausgewertet und beurteilt. Es leuchtet ein, daß hierzu auf wendige und komplizierte Untersuchungen und Auswertungs schritte erforderlich sind, weil die vielfältigen Reaktionen auf die einzelnen Vorgaben und Einstellungen nicht exakt vorherzusagen und zu überschauen sind. Motor vehicle control systems of this type have in the has become increasingly important in recent years. There are com plexed systems in which the controlled variables and control processes depending on numerous parameters, measurands and Specifications according to complicated algorithms and logical ver links are calculated and implemented. To adapt to the respective vehicle types, to constantly improve the Control behavior in dependence on different types rivers are in the development stage and during testing the individual parameters and influencing variables in many different ways Way varies, the specifications and special circumstances adapted and the reactions to these individual steps evaluated and judged. It is obvious that this is the case agile and complicated investigations and evaluation steps are necessary because of the diverse reactions not exactly to the individual specifications and settings are to be predicted and monitored.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur systematischen Bewertung des dynamischen Verhaltens sol cher Kraftfahrzeug-Regelungssysteme zu entwickeln, welches eine relativ einfache, überschaubare Auswertung der einzel nen Schritte ermöglicht und einen anschaulichen Vergleich der Systeme erlaubt.The invention is based on the object of a method for the systematic assessment of dynamic behavior sol cher motor vehicle control systems to develop which a relatively simple, manageable evaluation of the individual steps and a clear comparison of systems allowed.
Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst werden kann, bei dem einem vorgegebenen Manöver (Bremsmanöver, Lenkmanöver, Anfahrvor gang, Spurwechsel etc.) ein Gütemaß zugeordnet wird, das bestimmte, ausgewählte Reaktionen des Regelungssystems und/oder des Fahrzeugs erfaßt, aufzeigt und eine Wertung dieser Reaktionen bzw. eine vergleichende Wertung bei einer Vielzahl der vorgegebenen, unter gleichen und verschiedenen Bedingungen stattfindenden Manövern zuläßt.It has been shown that this task in the claim 1 described method can be solved in which one predetermined maneuvers (braking maneuvers, steering maneuvers, gear, lane change etc.) is assigned a quality measure that certain, selected reactions of the control system and / or the vehicle is detected, shown and a rating of these reactions or a comparative evaluation of one Variety of the given, among the same and different Allows maneuvers to take place under certain conditions.
Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zur Bildung des Gütemaßes das Verhalten der einzelnen Fahrzeugräder in Abhängigkeit von den vorgegebenen Manövern, wie Brems- oder Beschleunigungsmanövern etc., individuell betrachtet und zur Ermittlung eines auf das jeweilige Rad bezogenen Gütewertes ausgewertet.According to an advantageous embodiment of the invention the behavior of the individual becomes a measure of quality Vehicle wheels depending on the given maneuvers, such as braking or acceleration maneuvers etc., individually considered and to determine one on the respective wheel related quality values evaluated.
Es werden dabei zweckmäßigerweise zur Bildung des radbezoge
nen Gütewertes zwei Faktoren multiplikativ miteinander ver
knüpft, von denen ein Faktor die Ausnutzung des bei den ein
zelnen Manövern zur Verfügung stehenden Reibwertes darstellt
und der zweite Faktor die Häufigkeit der Überschreitung des
optimalen oder als optimal angenommenen Schlupfwertes wie
dergibt. Der die Ausnutzung des Reibwertes darstellende
Anteil wird zweckmäßigerweise nach der Formel
Appropriately, two factors are multiply linked to form the wheel-related quality value, one of which represents the use of the coefficient of friction available in the individual maneuvers and the second factor the frequency of exceeding the optimal or assumed optimal slip value as there. The portion representing the utilization of the coefficient of friction is expediently calculated using the formula
GR1 = λ20/λ100.(λopt - |λopt - λ20|)/λopt (1)
GR 1 = λ 20 / λ 100. (Λ opt - | λ opt - λ 20 |) / λ opt (1)
und der die Häufigkeit der Überschreitung des optimalen
Schlupfwertes wiedergebende Gütewert nach der Beziehung
and the number of times the optimum slip value has been exceeded according to the relationship
gebildet werden, wobei
λopt den optimalen Schlupf zwischen Reifen und Fahr
bahn darstellt,
λ20 den zeitlichen Wert aller Schlupfwerte λ, für
die
are formed, whereby
λ opt represents the optimal slip between tire and road surface,
λ 20 is the time value of all slip values λ for which
0 ≦ λ ≦ 2λopt gilt,
0 ≦ λ ≦ 2λ opt applies,
λ100 den zeitlichen Mittelwert aller Schlupfwerte be
zeichnet,
λi* die Schlupfwerte, die λ < λopt erfüllen, darstellt
und
ng die Anzahl aller betrachteten Schlupfwerte bedeu
tet.λ 100 denotes the time average of all slip values,
λ i * represents the slip values that meet λ <λ opt and
n g means the number of all considered slip values.
Weiterhin ist vorteilhafter Weise vorgesehen, einen fahr zeugbezogenen Gütewert durch Verknüpfung, d. h. Mittelwert bildung mit oder ohne Gewichtung, der einzelnen radbezogenen Gütewerte abzuleiten, um beispielsweise die Achslastvertei lung zu erfassen.Furthermore, it is advantageously provided a drive tool-related quality value through linkage, d. H. Mean education with or without weighting, the individual bike-related Derive quality values, for example to calculate the axle load distribution capture.
Bei einer weiteren Ausführungsart des erfindungsgemäßen Ver fahrens werden dann in einem Verdichtungsschritt die bei einem Manöver aus den radbezogenen Gütewerten aller Räder des Fahrzeugs gebildeten fahrzeugbezogenen Gütewerte mit den bei den weiteren Manövern gebildeten, fahrzeugbezogenen Gü tewerten, beispielsweise durch Mittelwertbildung, zu einem Gütemaß zusammengefaßt.In a further embodiment of the Ver driving then in a compression step a maneuver from the wheel-related quality values of all wheels vehicle-related quality values of the vehicle with the in the further maneuvers, vehicle-related Gü value, for example by averaging Quality measure summarized.
Die in einer Vielzahl von Manövern unter gleichen oder ähn lichen Bedingungen, insbesondere auf gleichem Reibwert oder auf gleicher Fahrbahn gewonnenen, fahrzeugbezogenen Güte werte werden zu einem Güte-Kennwert zusammengefaßt bzw. ver dichtet. Die in einer Vielzahl von unterschiedlichen Manö vern, insbesondere auch verschiedenen Fahrbahnen, gewonnenen fahrzeugbezogenen Gütewerte werden nun zu dem Gütemaß zu sammengefaßt, das gewissermaßen als ein "Fingerabdruck des Reglers" angesehen werden kann. Diese Gütemaße (Fingerab drücke) lassen sich graphisch in einer Form darstellen, die unmittelbar eine umfassende Beurteilung des zu bewertenden Kraftfahrzeug-Regelungssystems erlaubt, wobei die Auswirkun gen einzelner Parameteränderungen und dergleichen in Abhän gigkeit von den verschiedenen Fahrbahnen und anderer Para meter besonders gut erkannt und bewertet werden können.Which in a variety of maneuvers under the same or similar conditions, especially with the same coefficient of friction or Vehicle-related quality obtained on the same lane values are summarized or compared to a quality parameter seals. Which in a variety of different maneuvers vern, in particular also different lanes vehicle-related quality values now become the quality measure summarized, so to speak as a "fingerprint of the Regulator "can be viewed. These quality measures (Fingerab press) can be represented graphically in a form that immediately a comprehensive assessment of the item to be assessed Motor vehicle control system allowed, the impact conditions of individual parameter changes and the like in depend depending on the different lanes and other para meters can be recognized and evaluated particularly well.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß auf Basis eines Testprogramms, das von einem Steuergerät ausgegeben wird und das die zu untersu chenden sowie zu bewertenden Manöver nachbildet, in einer sogenannten Hardware-in-the-Loop-Simulation, die einen Echt zeitsimulator und die zu untersuchenden und zu bewertenden Regelungssysteme einschließt, Radgeschwindigkeitssignale simuliert und dem Steuergerät zur Auswertung und graphischen oder andersartigen Darstellung zugeleitet werden. Dabei wird zweckmäßigerweise ein Echtzeitsimulator verwendet, der mit Hilfe eines Netzes von mehreren, z. B. 6 Transputern ein nichtlineares Reifen- und Fahrzeugmodell in Echtzeit berechnet.A particularly advantageous method according to the invention is that based on a test program developed by a control unit is issued and that to be examined replicates the maneuvers that are to be evaluated and evaluated in one so-called hardware-in-the-loop simulation, which is real time simulator and the ones to be examined and evaluated Control systems include, wheel speed signals simulated and the control unit for evaluation and graphic or other type of presentation. Here a real-time simulator is expediently used, which with the help of a network of several, e.g. B. 6 transputers calculates a nonlinear tire and vehicle model in real time.
Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver fahrens enthält ein Steuergerät, das nach einem die zu un tersuchenden Manöver darstellenden Testprogramm einen Echt zeitsimulator ansteuert, dessen Ausgangssignale (Radsignale) das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder simulieren und in einer sogenannten Hardware-in-the-Loop-Simulation ausge wertet werden, wobei die das Raddrehverhalten simulierenden Ausgangssignale des Echtzeitsimulators dem zu untersuchenden sowie zu bewertenden Regelungssystem und dem Steuergerät, welches auch zur Auswertung und Darstellung der Ergebnisse dient, zuführgeführt werden.An arrangement for performing the Ver driving contains a control unit, which according to the one to un test program performing maneuvers is a real test controls the time simulator whose output signals (wheel signals) simulate the turning behavior of the individual vehicle wheels and in a so-called hardware-in-the-loop simulation are evaluated, the simulating the wheel turning behavior Output signals of the real-time simulator to be examined as well as the control system to be evaluated and the control unit, which is also used to evaluate and present the results serves to be fed.
Aus den Unteransprüchen gehen noch einige weitere vorteil hafte Ausführungsbeispiele der Erfindung hervor. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den folgenden Aus führungen anhand der beigefügten Abbildungen oder Diagramme zu entnehmen. Es zeigenSeveral further advantages result from the subclaims adhesive embodiments of the invention. Further details of the invention are set out in the following Guided tours based on the attached illustrations or diagrams refer to. Show it
Fig. 1 eine Blockschaltung zur Durchführung einer Hardware-the-Loop-Simulation, FIG. 1 is a block circuit for performing a hardware-the-loop simulation,
Fig. 2, 3 und 4 Diagramme zur Darstellung von mit dem erfin dungsgemäßen Verfahren gewonnen Test- oder Be wertungsergebnissen. Fig. 2, 3 and 4 are diagrams obtained for the representation of the method to the invention OF INVENTION assessment results test or Be.
Fig. 1 veranschaulicht den prinzipiellen Aufbau einer An ordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Mit einer solchen Anordnung läßt sich eine sog. automati sierte Hardware-in-the-Loop-Simulation (5) ausführen. Fig. 1 illustrates the basic structure of an order to carry out the method according to the invention. With such an arrangement, a so-called automated hardware-in-the-loop simulation ( 5 ) can be carried out.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient beispielsweise zur Be wertung des dynamischen Verhaltens eines ABS-Reglers oder ABS/ASR-Reglers (3). Hierbei wird einem Bremsmanöver ein Gü temaß zugeordnet, das nicht nur die Bremsleistung, sondern auch Stabilität und Lenkfähigkeit berücksichtigt. Diese Be wertungszahl soll auch Unterschiede im dynamischen Radver halten sichtbar machen, die sich nicht direkt auf den Brems weg auswirken. Mit Hilfe dieser Bewertungszahl wird es mög lich, aus einer Vielzahl von Bremsungen diejenigen automa tisch herauszufinden, die Auffälligkeiten oder Unterschiede zu bereits bekannten Ergebnissen enthalten.The method according to the invention is used, for example, to evaluate the dynamic behavior of an ABS controller or ABS / ASR controller ( 3 ). Here, a braking maneuver is assigned a quality measure that takes into account not only braking performance, but also stability and steerability. This rating should also show differences in dynamic wheel behavior that do not have a direct impact on the braking distance. With the help of this evaluation number, it becomes possible to automatically find out from a multitude of braking operations that contain abnormalities or differences from previously known results.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich z. B. zur automati schen Verifikation von ABS- oder ABS/ASR-Reglern einsetzen, wobei mit Hilfe der Hardware-in-the-Loop-Simulation (5) ge arbeitet wird. Ein Einsatz dieses Verfahrens im Fahrversuch (Einstellung und Optimierung der Regelparameter) und im Fahrzeug (z. B. automatische Anpassung des Reglers an Sommer- und Winterreifen) ist realisierbar.The method according to the invention can, for. B. for the automatic verification of ABS or ABS / ASR controllers, using ge with the help of hardware-in-the-loop simulation ( 5 ). This method can be used in driving tests (setting and optimizing the control parameters) and in the vehicle (e.g. automatic adjustment of the controller to summer and winter tires).
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst nicht das
Gesamtverhalten des Fahrzeugs betrachtet, sondern das Ver
halten der einzelnen Fahrzeugräder. Der Definition des Güte
maßes und der Gütewerte sowie den im folgenden angegebenen
Formeln liegen dabei folgende Voraussetzungen und Definitio
nen zugrunde:
In the method according to the invention, the overall behavior of the vehicle is not considered first, but rather the behavior of the individual vehicle wheels. The definition of the quality measure and the quality values as well as the formulas given below are based on the following requirements and definitions:
- - Die Größe des optimalen Schlupfes λopt zwischen Reifen und Fahrbahn ist näherungsweise bekannt.- The size of the optimal slip λ opt between the tire and the road is approximately known.
- - λ20 bezeichnet den zeitlichen Mittelwert aller Schlupf werte λ, die 0 ≦ λ ≧ 2λopt erfüllen. - λ 20 denotes the time average of all slip values λ that meet 0 ≦ λ ≧ 2λ opt .
- - λ100 bezeichnet den zeitlichen Mittelwert aller Schlupf werte.- λ 100 denotes the time average of all slip values.
- - λi* bezeichnet die Schlupfwerte, die λ < λopt erfüllen,- λ i * denotes the slip values that meet λ <λ opt ,
- - ng ist die Anzahl aller betrachteten Schlupfwerte.- n g is the number of all considered slip values.
Das Maß zur Bewertung des dynamischen Verhaltens der gere
gelten Räder wird dann wie folgt definiert, wobei GR den
radbezogenen Gütewert darstellt:
The measure for evaluating the dynamic behavior of the currently valid wheels is then defined as follows, where GR represents the wheel-related quality value:
GR = GR1 × GR2
GR = GR 1 × GR 2
mit
With
GR1 = λ20/λ100.(λopt - |λopt - λ20|)/λopt (1)
GR 1 = λ 20 / λ 100. (Λ opt - | λ opt - λ 20 |) / λ opt (1)
und mit
and with
Die beiden Faktoren GR1 und GR2, von denen der Faktor GR1 die Ausnutzung des bei den einzelnen Manövern zur Verfügung ste henden Reibwertes darstellt und der zweite Faktor GR2 die Häufigkeit der Überschreitung des optimalen Schlupfwertes repräsentiert, werden dann multiplikativ zur Bildung des radbezogenen Gütewertes GR = GR1 × GR2 miteinander ver knüpft. The two factors GR 1 and GR 2 , of which the factor GR 1 represents the utilization of the coefficient of friction available during the individual maneuvers and the second factor GR 2 represents the frequency of exceeding the optimal slip value, are then multiplied to form the wheel-related Quality values GR = GR 1 × GR 2 interlinked.
Der erste Faktor oder erste Anteil GR1 nimmt den Wert 1 an, wenn keine Schlupfwerte größer als 2λopt auftreten und das Mittel aller Schlupfwerte gerade gleich λopt ist.The first factor or first component GR 1 assumes the value 1 if no slip values greater than 2λ opt occur and the mean of all slip values is just equal to λ opt .
Der zweite Anteil oder Faktor GR2 ist ein Maß dafür, wie häufig das Rad den optimalen Schlupf überschreitet und sich somit im instabilen Bereich der µ-Schlupfkurve befindet. Dieser Stabilitätsanteil ist also gleich 1, wenn keine Schlupfwerte größer als λopt auftreten. Zunächst hat dieser Anteil nichts mit der Lenkfähigkeit und der Stabilität eines Fahrzeugs zu tun, sondern nur mit dem stabilen Verhalten eines Rades. Betrachtet man allerdings z. B. die Stabilitäts maße GR2 oder die Stabilitäts-Faktoren der beiden Vorderräder gemeinsam, so lassen sich anhand dieser Größen sehr wohl Aussagen über die Lenkfähigkeit treffen. Liegen beide Werte in der Nähe von 1, so hat der Schlupf der Vorderräder den optimalen Schlupf nur selten überschritten. Das bedeutet, daß die Vorderräder während des überwiegenden Teils der Bremsung bereits bei kleinen Lenkwinkeln Seitenkräfte hätte aufnehmen können, wenn dies erforderlich gewesen wäre. Ent sprechende Überlegungen gelten für die Fahrzeugstabilität und deren Beurteilung anhand des auf die Hinterräder bezoge nen Gütewertes GR2.The second component or factor GR 2 is a measure of how often the wheel exceeds the optimal slip and is therefore in the unstable region of the µ-slip curve. This proportion of stability is therefore equal to 1 if no slip values greater than λ opt occur. Initially, this share has nothing to do with the steerability and stability of a vehicle, but only with the stable behavior of a wheel. However, if you consider e.g. B. the stability dimensions GR 2 or the stability factors of the two front wheels together, so these statements can very well make statements about the steerability. If both values are close to 1, the slip of the front wheels has rarely exceeded the optimal slip. This means that during the majority of braking, the front wheels could have absorbed lateral forces even at small steering angles if this were necessary. Corresponding considerations apply to vehicle stability and its assessment based on the GR 2 quality value relating to the rear wheels.
Auf Basis der Bewertungen der einzelnen Räder anhand der
radbezogenen Gütewerte GR läßt sich nun eine Bewertung des
gesamten Fahrzeugs durchführen. Im einfachsten Fall wird
dazu der Mittelwert über die vier Radbewertungen GRfl,fr,rl,rr
gebildet. Will man Unterschiede in den Achslastverteilungen
berücksichtigen, so ist dies ebenfalls leicht möglich. Bei
einer Achslastverteilung von k1 = 70% zu k2 = 30% gilt dann
die Formel (3):
On the basis of the evaluations of the individual wheels based on the wheel-related quality values GR, an evaluation of the entire vehicle can now be carried out. In the simplest case, the mean value is formed over the four wheel evaluations GR fl, fr, rl, rr . If you want to take into account differences in the axle load distributions, this is also easily possible. With an axle load distribution from k 1 = 70% to k 2 = 30%, the formula (3) then applies:
GF = k1 (GRfl + GRfr)1/2 + k2 (GRrl + GRrr)1/2 (3)
GF = k 1 (GR fl + GR fr ) 1/2 + k 2 (GR rl + GR rr ) 1/2 (3)
(mit fl = vorn/links, fr = vorn/rechts, rl = hin ten/links und rr = hinten/rechts).(with fl = front / left, fr = front / right, rl = towards ten / left and rr = rear / right).
Die auf das ganze Fahrzeug bezogene Güte-Kenngrößen bzw. die fahrzeugbezogenen Gütewerte können nun weiter zusammengefaßt werden, indem man z. B. den Mittelwert aller auf einer Fahr bahn erzielten Bewertungszahlen bestimmt. Wird dies für eine große Anzahl von unterschiedlichen Fahrbahnen und Manövern durchgeführt, so erhält man ein Güte-Kennmaß bzw. "Gütemaß", das gewissermaßen einen "Fingerabdruck" des untersuchten Re gelsystems, z. B. eines ABS-Reglers, darstellt. Anhand dieses Fingerabdruckes können nun beabsichtigte und auch unbeab sichtigte Änderungen der Regler-Software sicher erkannt und bewertet werden.The quality parameters related to the entire vehicle or the vehicle-related quality values can now be summarized further be by z. B. the average of all on one trip bahn determined. Will this be for a large number of different lanes and maneuvers carried out, you get a quality measure or "quality measure", a kind of "fingerprint" of the examined Re gel systems, e.g. B. an ABS controller. From this Fingerprints can now be intended and also unrelated Visible changes to the controller software are reliably detected and be rated.
Die Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, daß die Be wertung, wenn der optimale Schlupf zwischen Reifen und Fahr bahn näherungsweise (± 1%) bekannt ist, unabhängig ist von der an dieser Stelle auftretenden maximalen Reibkraft. Somit ist eine Bewertung des Verhaltens der einzelnen Räder auf Fahrbahnen mit unterschiedlichen Bremskraftbeiwerten mög lich. Ausgehend von dieser Grundidee wird erfindungsgemäß ein Formalismus angegeben, der eine Bewertung des dynami schen Verhaltens der Reglersysteme liefert. Damit wird ein objektiver Vergleich der verschiedenen Regler oder Rege lungssysteme möglich. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit auf Grundlage einer Bewertung des Schlupfver haltens der einzelnen Räder eine Bewertung des Regelverhal tens des Regelungssystems erreicht.The invention is therefore based on the knowledge that the loading evaluation if the optimal slip between tire and driving approximate (± 1%) is known, is independent of the maximum friction force occurring at this point. Consequently is an assessment of the behavior of each wheel Roads with different braking force coefficients possible Lich. Based on this basic idea, the invention a formalism given that evaluates the dynami behavior of the control systems. So that becomes a objective comparison of the different regulators or regulators systems possible. With the method according to the invention is based on an evaluation of the slip holding the individual wheels an assessment of the control behavior least of the control system.
Fig. 1 veranschaulicht den automatisierten Hardware-in-the-Loop-Si mulationsprozeß (5). In einem Steuergerät 1, das auch zur Datenauswertung und Darstellung der Ergebnisse dient, wie ein Kurvensymbol 4 andeutet, wird ein Black Box-Test (BBT) durchgeführt. Der Name Black Box-Test deutet darauf hin, daß dieses Steuergerät 1 keinen Zugriff und auch keinen Einfluß auf interne Daten des zu bewertenden Reglers bzw. Regelungssystems hat. Der Regler 3, hier ein ABS/ASR-Gerät 3, stellt für das BBT-Programm, wie für jeden Fahrer, eine Black Box mit genau definierten Eingangs- und Ausgangsgrößen dar. Fig. 1 illustrates the automated hardware-in-the-loop simulation process ( 5 ). A black box test (BBT) is carried out in a control device 1 , which is also used for data evaluation and display of the results, as indicated by a curve symbol 4 . The name black box test indicates that this control device 1 has no access and also has no influence on internal data of the controller or control system to be evaluated. The controller 3 , here an ABS / ASR device 3 , represents a black box for the BBT program, as for every driver, with precisely defined input and output variables.
Wie dargestellt, steuert die BBT-Software in einem Hardware-in-the-Loop-Simulationsprozeß (5) einen Echtzeitsimulator 2 an, der - in diesem Beispiel - mit Hilfe eines Netzes von z. B. sechs Transputern ein nichtlineares Reifen- und Fahr zeugmodell in Echtzeit berechnet. Die simulierten Verläufe der Radgeschwindigkeiten vR stehen am Ausgang des Echtzeitsi mulators 2 zur Verfügung, werden dem zu untersuchenden Rege lungssystem 3 (ABS/ASR) und dem Steuergerät 1 zugeführt. Die simulierten Verläufe vR der Radgeschwindigkeiten werden zu sammen mit den Ausgangssignalen des Reglers 3, der hier Ven tilsteuersignale St ("St" sind z. B. die Signale zur Steue rung der Hydraulikventile einer geregelten Bremsanlage, hier eines ABS/ARS), von dem BBT-Programm automatisch analysiert und bewertet. Ziel der Bewertung ist es, Unterschiede im dynamischen Verhalten der Räder deutlich sichtbar zu machen. Dabei werden, wie bereits erläutert, zunächst zwei Anteile bzw. Faktoren GR1 und GR2 gebildet, die multiplikativ mitein ander verknüpft werden. Der erste Anteil oder Faktor GR1 be wertet, in welchem Maß das betrachtete Rad den zur Verfügung stehenden Reibwert ausnützt. Dieser erste Anteil oder Faktor G1 ist unmittelbar mit der Bremsleistung korreliert, wobei dieser Zusammenhang allerdings nichtlinear ist. Ergibt sich für diesen Anteil z. B. der Wert 0,8, so bedeutet dies nicht, daß in bezug auf die Bremsleistung noch ein Verbesserungs potential von 20% existiert. Vielmehr gibt dieses Maß den sich im Mittel einstellenden Schlupf an und stellt damit eine Schlupfbewertung dar. Das bedeutet, daß die noch mögli che Bremsleistungssteigerung von der Form der µ-Schlupfkurve abhängt. Hat die µ-Schlupfkurve im Bereich des Maximums ei nen flachen Verlauf, so wird die Reibkraftausnutzung in ei nem solchen Fall im Bereich von 95% liegen.As shown, the BBT software controls a real-time simulator 2 in a hardware-in-the-loop simulation process ( 5 ), which - in this example - with the help of a network of e.g. B. six transputers compute a nonlinear tire and vehicle model in real time. The simulated profiles of the wheel speeds v R are available at the output of the real-time simulator 2 and are fed to the control system 3 (ABS / ASR) to be examined and the control unit 1 . The simulated curves v R of the wheel speeds are together with the output signals of the controller 3 , the Ven tilsteuersignals St ("St" are z. B. signals for controlling the hydraulic valves of a controlled brake system, here an ABS / ARS) from automatically analyzed and evaluated by the BBT program. The aim of the evaluation is to make differences in the dynamic behavior of the wheels clearly visible. As already explained, two parts or factors GR 1 and GR 2 are initially formed, which are linked together in a multiplicative manner. The first component or factor GR 1 evaluates the extent to which the wheel under consideration uses the available coefficient of friction. This first component or factor G 1 is directly correlated with the braking power, although this relationship is non-linear. Results for this share z. B. the value 0.8, this does not mean that there is still an improvement potential of 20% in terms of braking performance. Rather, this measure indicates the average slip and thus represents a slip evaluation. This means that the possible braking performance increase depends on the shape of the µ-slip curve. If the µ-slip curve has a flat course in the area of the maximum, the utilization of the frictional force in such a case will be in the area of 95%.
Der zweite Anteil oder Faktor GR2 ist ein Maß dafür, wie häufig das Rad den optimalen Schlupf überschreitet und sich damit im instabilen Bereich der µ-Schlupfkurve befindet. Dieses Stabilitätsmaß ist so definiert, daß es gleich 1 ist, wenn keine Schlupfwerte auftreten, die größer als der opti male Schlupf sind.The second component or factor GR 2 is a measure of how often the wheel exceeds the optimal slip and is therefore in the unstable region of the µ-slip curve. This stability measure is defined such that it is equal to 1 if no slip values occur that are greater than the optimal slip.
Die Bewertungsmaße eines jeden Rades lassen sich für die untersuchten Fahrmanöver in Abhängigkeit von der Fahrzeug-An fangsgeschwindigkeit z. B. in einer übersichtlichen 3-D-Grafik darstellen. Fig. 2 und Fig. 3 zeigen für einen Se rienregler solche Grafiken mit den Ergebnissen für ABS-Brem sungen auf homogenen Fahrbahnen mit unterschiedlichen Reib werten. Die Bewertungen für die Vorderräder sind im oberen Bereich und die für die Hinterräder im unteren Teil des Bil des dargestellt. The evaluation dimensions of each wheel can be z for the examined driving maneuvers depending on the vehicle initial speed. B. in a clear 3-D graphic. Fig. 2 and Fig. 3 show a se ri regulator such graphics with the results for ABS Brem solutions to homogeneous road surfaces with different friction values. The ratings for the front wheels are shown in the upper area and those for the rear wheels in the lower part of the picture.
Neben diesen Bewertungen sind auch die über jeweils drei Versuche ermittelten Standardabweichungen in den Diagrammen nach Fig. 2 und Fig. 3 eingezeichnet. Die Bewertung "1" würde ein Rad dann erhalten, wenn es während des gesamten Brems vorgangs den optimalen Schlupf genau einhielte. Der Verlauf dieser Bewertungsmaße sollte auf einer Fahrbahn von der An fangsgeschwindigkeit weitgehend unabhängig sein, wobei auf grund der Adaptivität des Reglers höchstens ein Anwachsen der Maße bei zunehmender Anfangsgeschwindigkeit zu erwarten ist (vgl. Ergebnisse in den Fig. 2-4 auf "Snow1" und beregne ter Kunststoffbahn "Tapi1"). Da Regler und Echtzeitsimulator nicht synchronisiert sind, können die Ergebnisse von mehre ren Simulationsläufen mit identischen Startparametern leicht streuen. Allerdings sollten die Standardabweichungen unter 0,1 bleiben. Fahrmanöver, die deutlich größere Abweichungen liefern, sind weitergehend zu untersuchen, weil hier Fehler vorliegen können.In addition to these reviews also identified more than three standard deviations attempts in the diagrams of FIGS. 2 and Fig. 3 are shown. A wheel would receive the rating "1" if it maintained the optimal slip during the entire braking process. The course of these evaluation measures should be largely independent of the initial speed on a road, whereby due to the adaptivity of the controller, at most an increase in the dimensions can be expected with increasing initial speed (cf. results in FIGS . 2-4 on "Snow1" and sprinkled the plastic sheet "Tapi1"). Since the controller and real-time simulator are not synchronized, the results of several simulation runs with identical start parameters can easily be spread. However, the standard deviations should remain below 0.1. Driving maneuvers that deliver significantly larger deviations should be investigated further because there may be errors.
Die in Fig. 2 und 3 gezeigte Darstellung der Bewertungsmaße
gibt somit einen guten Überblick über das Verhalten des un
tersuchten Regelungssystems (3). Darüber hinaus ermöglicht
sie noch eine Reihe von weiteren Bewertungen und Aussagen,
insbesondere:
eine Bewertung der Regelgüte,
eine Lokalisierung von Schwachstellen,
Aussagen über die Aufteilung der Bremsleistung auf
Vorder- und Hinterräder,
Aussagen über Reproduzierbarkeit und
eine Überprüfung eines Select-low-Modus.
The representation of the evaluation measures shown in FIGS . 2 and 3 thus provides a good overview of the behavior of the control system under investigation ( 3 ). In addition, it enables a number of other evaluations and statements, in particular:
an assessment of the control quality,
localization of vulnerabilities,
Statements about the distribution of the braking power on front and rear wheels,
Statements about reproducibility and
a check of a select low mode.
Die Darstellungen enthalten noch weitere Informationen, auf die bei Bedarf zurückgegriffen werden kann.The representations contain even more information on which can be used if necessary.
In Fig. 4 ist als weiteres Beispiel eine Darstellung wie dergegeben, die einen Gesamtüberblick über die verdichteten Gütemaße zweier Regler wiedergibt. Der obere Teil zeigt die Mittelwerte der Gütemaße der vorderen Räder für 33 verschie denen Fahrbahnen und Manöver. Die zugehörigen Mittelwerte der Hinterräder sind im unteren Teil dargestellt. Diese Dar stellung kann jetzt als Fingerabdruck eines Reglers angese hen werden. Mit Hilfe dieses Fingerabdrucks lassen sich Reg ler leicht identifizieren und klassifizieren. Um dies zu veranschaulichen sind in Fig. 4 die Ergebnisse eines Codes A (gestrichelte Linie) und eines Codes B (durchgezogene Linie) eingetragen. Die Unterschiede in den Mittelwerten sind nur auf wenigen Fahrbahnen deutlich größer als die Werte, die der Strichbreite entsprechen. An dieser Stelle ist es inte ressant, daß bereits der Mittelwert über alle Ergebnisse für eine erste Klassifizierung herangezogen werden kann. Für die Vorderräder ergibt sich in diesem Beispiel ein Gesamtmittel wert von 0,4488 für den Code B und ein Wert von 0,4468 für den Code A. Das bedeutet, daß sich diese Gesamt-Gütemaße erst in der dritten Stelle nach dem Komma unterscheiden.In FIG. 4 is a view as dergegeben as another example, which represents an overall view of the condensed quality measures of two controllers. The upper part shows the mean values of the quality measurements of the front wheels for 33 different lanes and maneuvers. The associated mean values of the rear wheels are shown in the lower part. This display can now be seen as a fingerprint from a controller. With the help of this fingerprint, controllers can be easily identified and classified. In order to illustrate this, the results of a code A (broken line) and a code B (solid line) are entered in FIG . The differences in the mean values are only significantly larger on a few lanes than the values that correspond to the line width. At this point it is interesting that the mean of all results can be used for a first classification. For the front wheels in this example there is a total mean of 0.4488 for code B and a value of 0.4468 for code A. This means that these overall quality measurements differ only in the third digit after the decimal point.
Fig. 4 veranschaulicht die besonders einfache, übersicht liche Auswertbarkeit der mit dem erfindungsgemäßen Bewer tungsverfahren gewonnenen Informationen über das dynamische Verhalten der untersuchten Regelungssysteme. Fig. 4 illustrates the particularly simple, clear-cut evaluability of the information obtained with the evaluation method according to the invention about the dynamic behavior of the control systems examined.
Claims (15)
GR1 = λ20/λ100.(λopt - |λopt - λ20|)/λopt (1)
und der die Häufigkeit der Überschreitung des optimalen Schlupfwertes wiedergebende Gütewert (GR2) nach der Be ziehung
gebildet werden, wobei
λopt den optimalen Schlupf zwischen Reifen und Fahr bahn darstellt,
λ20 den zeitlichen Wert aller Schlupfwerte λ, für die
0 ≦ λ ≦ 2λopt gilt,
λ100 den zeitlichen Mittelwert aller Schlupfwerte be zeichnet,
λi* die Schlupfwerte, die λ < λopt erfüllen, darstellt und
ng die Anzahl aller betrachteten Schlupfwerte bedeu tet.4. The method according to claim 3, characterized in that the use of the coefficient of friction representing radbezo gene quality value (GR 1 ) according to the formula
GR 1 = λ 20 / λ 100. (Λ opt - | λ opt - λ 20 |) / λ opt (1)
and the quality value (GR 2 ) reflecting the frequency of exceeding the optimal slip value after the relationship
are formed, whereby
λ opt represents the optimal slip between tire and road surface,
λ 20 is the time value of all slip values λ for which
0 ≦ λ ≦ 2λ opt applies,
λ 100 denotes the time average of all slip values,
λ i * represents the slip values that meet λ <λ opt and
n g means the number of all considered slip values.
GF = k1 (GRfl + GRfr)1/2 + k2 (GRrl + GRrr)1/2 (3)
(mit fl = vorn/links, fr = vorn/rechts, rl = hin ten/links und rr = hinten/rechts)
gebildet werden, wobei die Faktoren k1, k2 (mit k1 + k2 = 1), von der Achslastverteilung abhängig sind.7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the vehicle-related quality value (GF) by forming an average taking into account a predetermined or the current axle load distribution according to the relationship
GF = k 1 (GR fl + GR fr ) 1/2 + k 2 (GR rl + GR rr ) 1/2 (3)
(with fl = front / left, fr = front / right, rl = rear ten / left and rr = rear / right)
are formed, the factors k 1 , k 2 (with k 1 + k 2 = 1) being dependent on the axle load distribution.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP1998/005849 WO1999015385A1 (en) | 1997-09-19 | 1998-09-15 | Method and arrangement for systematic evaluation of the dynamic performance of a control system |
| JP2000512719A JP2001517579A (en) | 1997-09-19 | 1998-09-15 | Method and apparatus for systematic evaluation of the dynamic state of a control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP97116351 | 1997-09-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19754162A1 true DE19754162A1 (en) | 1999-03-25 |
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Family Applications (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE19754162A1 (en) |
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