Modellbasierter Steuerungsentwurf für ein hydraulisches Bremssystem mit magnetischen Schaltventilen (Model-based Open-loop Control Design for a Hydraulic Brake System with Switching Solenoid Valves)

In dem vorliegenden Beitrag wird ein neuartiges Konzept für den modellbasierten Steuerungsentwurf für schaltende Gleichstrommagnetventile vorgestellt. Die Steuerung dient zur Stellung des Radbremszylinderdrucks von Kraftfahrzeugen bei fahrdynamischen Regeleingriffen, wie z.B. durch ein ESP oder ein ABS [1;11]. Für den Steuerungsentwurf wird aus einem detaillierten Simulationsmodell des Bremssystems ein vereinfachtes Modell abgeleitet, welches die wesentlichen Nichtlinearitäten des Systems sowie Umgebungseinflüsse (z.B. Temperatur) berücksichtigt. Auf der Grundlage der Gleichungen des vereinfachten Entwurfsmodells werden die Schaltzeiten und weitere charakteristische Zeitintervalle, die das dynamische Verhalten des Ventils beschreiben, durch symbolische Integration oder approximativ mit Hilfe von Taylor-Reihen berechnet. Die so bestimmten Zeitintervalle dienen dann zur Berechnung der Ansteuerzeit des Ventils aus der Solldruckvorgabe für den Bremszylinder und den physikalischen Systemparametern. Die entwickelte Ansteuerung hat sich bei Simulationsstudien als eine leistungsfähige Methode erwiesen und ermöglicht eine im Vergleich zu heutigen Bremssystemen verbesserte Druckstellgenauigkeit.

This paper presents a novel concept for the model-based open-loop control design of switching solenoid valves. The control is suitable for the wheel brake calliper pressure setting during vehicle dynamics control, as e. g. by ESP or ABS [1;11]. For the control design the reduced model, taking into account all essential nonlinearities of the system as well as environmental effects (e. g. temperature), was derived from the detailed simulation model. The transition times and other characteristic time intervals describing the dynamic behaviour of the solenoid valve are calculated from the equations of the reduced model through symbolic integration or approximative by means of taylor series. The calculated time intervals serve to define the control impulse duration of the valve from the desired calliper pressure. In simulation studies the designed control has been proven to be an efficient approach and allows improved pressure control accuracy for conventional brake systems.