Regelung der Leerlaufdrehzahl

Sliding-Mode-Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Ottomotors

Zusammenfassung:

Die in heutigen Motorsteuergeräten implementierten Algorithmen zur Drehzahlregelung sind sehr komplex und ziehen einen entsprechend hohen Parametrierungsaufwand nach sich. Die Komplexi-tät der Reglerfunktion liegt nicht in ihrer Grundstruktur, einem PID-Regler, sondern in dem hohen Aufwand, der notwendig ist, diesen linearen Grundregler an die signifikant nichtlineare Strecke anzupassen. So gibt es verschiedene, meist in Kennlinien abgelegte Parametersätze für Groß- und Kleinsignalbetrieb und zur Abdeckung der Temperaturabhängigkeiten. Ferner ist eine aufwendige Steuerung der Ein- und Abschaltung von I- und D-Anteil notwendig. Zudem wird, ebenfalls über Kennfelder, eine bestimmte Momentenreserve vorgehalten, welche sicherstellt, daß der Regler über eine Verstellung des Zündwinkels auf Störungen reagieren kann.

Ziel dieses von der IAV GmbH in Gifhorn finanzierten Projektes ist die Klärung der Frage, ob mo-derne, nichtlineare Reglerentwurfsverfahren zu einem einfacheren Stellgesetz führen, das einen geringeren Applikationsaufwand bei einer besseren und einheitlicheren Regelqualität hat sowie deutlich tiefere Aussagen über Stabilität und Robustheit erlaubt. Im ersten Ansatz wird ein Sliding-Mode-Mehrgrößenregler entwickelt, der über die Verstellung von Drosselklappe und Zündwinkel die Leerlaufdrehzahl und die Momentenreserve eines Ottomotors regelt.

Bearbeiter: Dr.-Ing. Benedikt Alt, Prof. Dr.-Ing. Ferdinand Svaricek

Projektdauer: Oktober 2004 -

Kooperationspartner: IAV GmbH, Gifhorn

Veröffentlichungen:

B. Alt, J.P. Blath, F. Svaricek, and M. Schultalbers: Self-Tuning Control Design Strategy for an Electronic Throttle with Experimental Robustness Analysis. In Proceedings of the 2010 American Control Conference, Baltimore, July 2010.
IEEE Xplore

B. Alt, J.P. Blath, F. Svaricek and M. Schultalbers: Multiple Sliding Surface Control of Idle Engine Speed and Torque Reserve with Dead Start Assist Control. IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 56, No. 9, S. 3580-3592, 2009.
IEEE Xplore

B. Alt, J.P. Blath, F. Svaricek and M. Schultalbers: Dead Start Assist Control Using Higher Order Sliding Modes. European Control Conference, Budapest, Hungary, August 2009.
not available

B. Alt, J.P. Blath, F. Svaricek and M. Schultalbers: Control of Idle Engine Speed and Torque Reserve with Higher Order Sliding Modes. 18th IEEE Int. Conference on Control Applications, Saint Petersburg, Russia, S. 363 - 369, 8. Juli 2009.
not available

B. Alt, J.P. Blath, F. Svaricek and M. Schultalbers: Robust Control Design Strategy of an Electronic Throttle with Reduced Calibration Effort. 7. Symposium Steuerungssysteme für den Antriebsstrang von Kraftfahrtzeugen, Berlin 18. Juni 2009.
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B. Alt, F. Svaricek, J.P. Blath and M. Schultalbers: Nichtlineare Regelung der Motordrehzahl und des Momentenvorhalts im Leerlauf und beim Anfahrvorgang. 43. Regelungstechnisches Kolloquium  in Boppard, Februar 2009.
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B. Alt, F. Svaricek, J.P. Blath and M. Schultalbers: Multiple Sliding Surface Control of the Idle Engine Speed and Torque Reserve with Load Torque Estimation. IEEE 10th Internationale Workshop on Variable Structure Systems, VSS'08, Antalya, Turkey, June 2008, S. 47-54.
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B. Alt. und F. Svaricek: Experimentelle Identifikation und Sliding Mode Regelung einer elektronischen Drosselklappe. 4. ASIM Workshop Wismar - Modellierung, Regelung und Simulation in Automotive und Prozessautomation, Wismar, Mai 2008.
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B. Alt., F. Svaricek, J.P. Blath, und M. Schultalbers: Ein neuer MIMO-Ansatz zum modellbasierten Entwurf eines Leerlaufreglers mit Sliding Mode Control. 4. Fachtagung "Steuerung und Regelung von Fahrzeugen und Motoren - AUTOREG 2008", Baden-Baden, Februar 2008, (VDI-Berichte 2009, S. 545-558).
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B. Alt, J.B. Blath, F. Svaricek, M. Schultalbers: Multiple Sliding Surface Design für die Regelung der Leerlaufdrehzahl und der Momentenreserve eines Ottomotors. VDI/GMA FA 1.40 Theoretische Verfahren der Regelungstechnik, Salzburg, Austria (2007)
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B. Alt, E. Teuscher, F. Svaricek, J.B. Blath und M. Schultalbers: Linear and Nonlinear Modeling for an Electronic Throttle Body. Proc. of the 6th EUROSIM,  Ljubljana, Slovenia, Sept. 2007.
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B. Alt., J.P. Blath, K.-D. Otto, F. Svaricek and M. Schultalbers: Observer-Based Output Tracking of Engine Speed and Torque Reserve at Idle with Sliding Mode Control. European Control Conference 2007, July 2-5, 2007, Kos, Greece.
not available

B. ALt., K.-D. Otto und F. Svaricek: Einführung in Sliding-Mode-Regelung und Ausblick auf die Leerlaufdrehzahlregelung von Vebrennungsmotoren. 3. ASIM Workshop Wismar - Modellierung, Regelung und Simulation in Automotive und Prozessautomation, Wismar, Mai 2006.
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