Ren, Z.; Kroll, A.; Sofsky, M. & Laubenstein, F.: Zur physikalischen und datengetriebenen Modellbildung von Systemen
it Reibung: Methoden und Anwendung auf Kfz-Drosselklappen. In: at - Automatisierungstechnik 61 (2013), Nr. 3, S. 155-171
Dynamische Modelle sind die Grundlage für verschiedenste Analyse-
nd Entwurfsaufgaben. Die Modellbildung von Systemen mit signifikanten
eibeffekten stellt eine schwierige Aufgabe dar. Dazu werden im vorliegenden
eitrag Verfahren zur physikalischen und datengetriebenen Modellbildung
orgestellt und am Beispiel von Drosselklappen an Diesel-Motoren
ngewendet. Die Modelle werden in der HiL-Simulation für Tests von
otorsteuergeräten eingesetzt.
@article{at-Ren_2012,
author = {Ren, Zhenxing and Kroll, Andreas and Sofsky, Manfried and Laubenstein, Friedhelm},
title = {Zur physikalischen und datengetriebenen Modellbildung von Systemen
it Reibung: Methoden und Anwendung auf Kfz-Drosselklappen},
journal = {at - Automatisierungstechnik},
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volume = {61},
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doi = {10.1524/auto.2013.0023},
keywords = {datengetriebene, Modellbildung,, Reibung,, mit, Physikalische, Systeme, Identifikation,, Hardware-in-the-Loop-Simulation, PWA-Modell,},
abstract = {Dynamische Modelle sind die Grundlage für verschiedenste Analyse-
nd Entwurfsaufgaben. Die Modellbildung von Systemen mit signifikanten
eibeffekten stellt eine schwierige Aufgabe dar. Dazu werden im vorliegenden
eitrag Verfahren zur physikalischen und datengetriebenen Modellbildung
orgestellt und am Beispiel von Drosselklappen an Diesel-Motoren
ngewendet. Die Modelle werden in der HiL-Simulation für Tests von
otorsteuergeräten eingesetzt.}
}
Ren, Z.; Kroll, A.; Sofsky, M. & Laubenstein, F.: Zur physikalischen und datengetriebenen Modellbildung von Systemen mit Reibung: Methoden und Anwendung auf Kfz-Drosselklappen. In: at -- Automatisierungstechnik 61 (2013), Nr. 3, S. 155 - 171
Dynamische Modelle sind die Grundlage für verschiedenste Analyse- und Entwurfsaufgaben. Die Modellbildung von Systemen mit signifikanten Reibeffekten stellt eine schwierige Aufgabe dar. Dazu werden im vorliegenden Beitrag Verfahren zur physikalischen und datengetriebenen Modellbildung vorgestellt und am Beispiel von Drosselklappen an Diesel-Motoren angewendet. Die Modelle werden in der HiL-Simulation für Tests von Motorsteuergeräten eingesetzt.
@article{at-Ren_2012,
author = {Ren, Zhenxing and Kroll, Andreas and Sofsky, Manfried and Laubenstein, Friedhelm},
title = {Zur physikalischen und datengetriebenen Modellbildung von Systemen mit Reibung: Methoden und Anwendung auf Kfz-Drosselklappen},
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}
Ren, Z.; Kroll, A.; Sofsky, M. & Laubenstein, F.: On identification of piecewise-affine models for systems with friction
nd its application to electro-mechanical throttles. In: IFAC (Hrsg.): Sysid 2012, 16th IFAC Symposium on System Identification Brussels. Brussels, Belgium: Elsevier Ltd., 2012 (16), S. 1395-1400
@inproceedings{Ren2012,
author = {Ren, Zhenxing and Kroll, Andreas and Sofsky, Manfried and Laubenstein, Friedhelm},
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nd its application to electro-mechanical throttles},
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}
Ren, Z.; Kroll, A.; Sofsky, M. & Laubenstein, F.: On identification of piecewise-affine models for systems with friction and its application to electro-mechanical throttles. In: IFAC (Hrsg.): Sysid 2012, 16th IFAC Symposium on System Identification Brussels. Brussels, Belgium: Elsevier Ltd., 2012 (16), S. 1395-1400
@inproceedings{Ren2012,
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}
Ren, Z.: Zur Identifikation mechatronischer Stellglieder mit Reibung bei Kraftfahrzeugen. Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der Universität Kassel, Dissertation, 2012
[Volltext]
Diese Arbeit befasst sich mit der Modellbildung mechatronischer Systeme
it Reibung. Geeignete dynamische Modelle sind die Grundlage für
erschiedenste Aufgabenstellungen. Sind dynamische Prozessmodelle
erfügbar, so können leistungsfähige modellbasierte Entwurfsmethoden
ngewendet werden sowie modellbasierte Anwendungen entwickelt werden.
llerdings ist der Aufwand für die Modellbildung ein beschränkender
aktor für eine weite Verbreitung modellbasierter Applikationen in
er Praxis. Eine Automatisierung des Modellbildungsprozesses ist
eshalb von großem Interesse. Die vorliegende Arbeit stellt für die
lasse „mechatronischer Systeme mit Reibung“ drei Modellierungsmethoden
or: semi-physikalische Modellierung, Sliding-Mode-Beobachter-basierte
odellierung und empirische Modellierung mit einem stückweise affinen
PWA) Modellansatz. Zum Ersten wird die semi-physikalische Modellierung
ehandelt. Gegenüber anderen Verfahren, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse
nd aufwändige Experimente erfordern, haben diese neuen Verfahren
en Vorteil, dass die Modellierung von Systemen mit Reibung selbst
ei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand automatisiert
erden kann. Zum Zweiten wird ein neuer Ansatz zur Reibkraftrekonstruktion
nd Reibmodellierung mittels Sliding-Mode-Beobachter präsentiert.
urch Verwendung des vorgestellten Sliding-Mode- Beobachters, der
asierend auf einem einfachen linearen Zustandsraummodell entworfen
ird, lässt sich die Reibung datengetrieben aus den Ein-/Ausgangsmessdaten
im offenen Regelkreis) rekonstruieren und modellieren. Im Vergleich
u anderen Reibmodellierungsmethoden, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse
nd aufwändige Messungen im geschlossenen Regelkreis erfordern, haben
iese neuen Verfahren den Vorteil, dass die Modellierung von Systemen
it Reibung selbst bei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand
eitgehend automatisiert werden kann. Zum Dritten wird ein PWA-Modellierungsansatz
it einer clusterungsbasierten Identifikationsmethode für Systeme
it Reibung vorgestellt. In dieser Methode werden die Merkmale in
inblick auf Reibeffekte ausgewählt. Und zwar wird der klassische
-Means-Algorithmus verwendet, welcher bedienfreundlich, effizient
nd geeignet für große und reale Datensätze ist. Im Gegensatz zu
nderen Methoden sind bei dieser Methode nur wenige Entwurfsparameter
inzustellen und sie ist für reale Systeme mit Reibung einfach anwendbar.
ine weitere Neuheit der vorgestellten PWA-Methode liegt darin, dass
ie Kombination der Clustervaliditätsmaße und Modellprädiktionsfehler
ur Festlegung der Anzahl der Teilmodelle benutzt wird. Weiterhin
ptimiert die vorgestellte Methode die Parameter der lokalen Teilmodelle
it der OE (Output-Fehler)-Schätzmethode. Als Anwendungsbeispiele
erden Drosselklappen, Drallklappen und AGR-Ventile (Abgasrückführventil)
m Dieselfahrzeug betrachtet und die erzeugten Modelle werden in
er industriellen HiL-Simulation eingesetzt. Aufgrund der Effizienz
nd Effektivität der Modellierungsmethoden sind die vorgestellten
ethoden direkt in der automobilen Praxis einsetzbar.
@phdthesis{PhdRen2012,
author = {Ren, Zhenxing},
title = {Zur Identifikation mechatronischer Stellglieder mit Reibung bei Kraftfahrzeugen},
editor = {Kroll, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Andreas},
publisher = {kassel university press},
school = {Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der Universität Kassel},
type = {Dissertation},
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isbn = {9783899585902},
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abstract = {Diese Arbeit befasst sich mit der Modellbildung mechatronischer Systeme
it Reibung. Geeignete dynamische Modelle sind die Grundlage für
erschiedenste Aufgabenstellungen. Sind dynamische Prozessmodelle
erfügbar, so können leistungsfähige modellbasierte Entwurfsmethoden
ngewendet werden sowie modellbasierte Anwendungen entwickelt werden.
llerdings ist der Aufwand für die Modellbildung ein beschränkender
aktor für eine weite Verbreitung modellbasierter Applikationen in
er Praxis. Eine Automatisierung des Modellbildungsprozesses ist
eshalb von großem Interesse. Die vorliegende Arbeit stellt für die
lasse „mechatronischer Systeme mit Reibung“ drei Modellierungsmethoden
or: semi-physikalische Modellierung, Sliding-Mode-Beobachter-basierte
odellierung und empirische Modellierung mit einem stückweise affinen
PWA) Modellansatz. Zum Ersten wird die semi-physikalische Modellierung
ehandelt. Gegenüber anderen Verfahren, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse
nd aufwändige Experimente erfordern, haben diese neuen Verfahren
en Vorteil, dass die Modellierung von Systemen mit Reibung selbst
ei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand automatisiert
erden kann. Zum Zweiten wird ein neuer Ansatz zur Reibkraftrekonstruktion
nd Reibmodellierung mittels Sliding-Mode-Beobachter präsentiert.
urch Verwendung des vorgestellten Sliding-Mode- Beobachters, der
asierend auf einem einfachen linearen Zustandsraummodell entworfen
ird, lässt sich die Reibung datengetrieben aus den Ein-/Ausgangsmessdaten
im offenen Regelkreis) rekonstruieren und modellieren. Im Vergleich
u anderen Reibmodellierungsmethoden, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse
nd aufwändige Messungen im geschlossenen Regelkreis erfordern, haben
iese neuen Verfahren den Vorteil, dass die Modellierung von Systemen
it Reibung selbst bei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand
eitgehend automatisiert werden kann. Zum Dritten wird ein PWA-Modellierungsansatz
it einer clusterungsbasierten Identifikationsmethode für Systeme
it Reibung vorgestellt. In dieser Methode werden die Merkmale in
inblick auf Reibeffekte ausgewählt. Und zwar wird der klassische
-Means-Algorithmus verwendet, welcher bedienfreundlich, effizient
nd geeignet für große und reale Datensätze ist. Im Gegensatz zu
nderen Methoden sind bei dieser Methode nur wenige Entwurfsparameter
inzustellen und sie ist für reale Systeme mit Reibung einfach anwendbar.
ine weitere Neuheit der vorgestellten PWA-Methode liegt darin, dass
ie Kombination der Clustervaliditätsmaße und Modellprädiktionsfehler
ur Festlegung der Anzahl der Teilmodelle benutzt wird. Weiterhin
ptimiert die vorgestellte Methode die Parameter der lokalen Teilmodelle
it der OE (Output-Fehler)-Schätzmethode. Als Anwendungsbeispiele
erden Drosselklappen, Drallklappen und AGR-Ventile (Abgasrückführventil)
m Dieselfahrzeug betrachtet und die erzeugten Modelle werden in
er industriellen HiL-Simulation eingesetzt. Aufgrund der Effizienz
nd Effektivität der Modellierungsmethoden sind die vorgestellten
ethoden direkt in der automobilen Praxis einsetzbar.}
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Ren, Z.; Kroll, A.; Sofsky, M. & Laubenstein, F.: Modellierung mechatronischer Systeme mit Reibung mittels PWA-Modellansatz
nd Anwendung auf Stellglieder am Dieselfahrzeug. 2. Workshop "Modellbasierte Kalibriermethoden". Wien, Österreich: 2011
[Volltext]
@inproceedings{Ren2Workshop2011,
author = {Ren, Zhenxing and Kroll, Andreas and Sofsky, Manfried and Laubenstein, Friedhelm},
title = {Modellierung mechatronischer Systeme mit Reibung mittels PWA-Modellansatz
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year = {2011},
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keywords = {imported}
}
Ren, Z.: Verbesserte Methoden für Regelungsaufgaben bei modernen Dieselmotoren. Universität Kassel, 2011
@techreport{RenIAV2011,
author = {Ren, Zhenxing},
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type = {Technischer Bericht},
address = {Universität Kassel},
year = {2011},
note = {Sperrvermerk IAV GmbH},
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}
Ren, Z.; Kroll, A.; Sofsky, M. & Laubenstein, F.: Zur automatisierten Modellbildung für mechatronische Systeme mit
eibung am Beispiel von Dieselfahrzeugstellgliedern. VDI Mechatronik 2011. Dresden: 2011, S. 55-60
@inproceedings{RenMechatronik2011,
author = {Ren, Zhenxing and Kroll, Andreas and Sofsky, M. and Laubenstein, F.},
title = {Zur automatisierten Modellbildung für mechatronische Systeme mit
eibung am Beispiel von Dieselfahrzeugstellgliedern},
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Ren, Z.; Kroll, A.; Sofsky, M. & Laubenstein, F.: Zur automatisierten Modellbildung für mechatronische Systeme mit Reibung am Beispiel von Dieselfahrzeugstellgliedern. VDI Mechatronik 2011. Dresden: 2011, S. 55-60
@inproceedings{RenMechatronik2011,
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keywords = {imported}
}
Ren, Z.; Gerland, P. & Kroll, A.: A Novel Friction-Identification Method using Sliding-Mode Observer
nd Its Application to Electro-Mechanical Throttles. 18th World Congress of the International Federation of Automatic
ontrol (IFAC). Milano, Italy: 2011, S. 4803-4808
@inproceedings{Ren8IFAC2011,
author = {Ren, Zhenxing. and Gerland, Patrick and Kroll, Andreas},
title = {A Novel Friction-Identification Method using Sliding-Mode Observer
nd Its Application to Electro-Mechanical Throttles},
booktitle = {18th World Congress of the International Federation of Automatic
ontrol (IFAC)},
address = {Milano, Italy},
year = {2011},
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keywords = {imported}
}
Ren, Z.; Gerland, P. & Kroll, A.: A Novel Friction-Identification Method using Sliding-Mode Observer and Its Application to Electro-Mechanical Throttles. 18th World Congress of the International Federation of Automatic Control (IFAC). Milano, Italy: 2011, S. 4803-4808
@inproceedings{Ren8IFAC2011,
author = {Ren, Zhenxing. and Gerland, Patrick and Kroll, Andreas},
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booktitle = {18th World Congress of the International Federation of Automatic Control (IFAC)},
address = {Milano, Italy},
year = {2011},
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note = {DVD-ROM},
keywords = {imported}
}
Ren, Z.; Kroll, A.; Sofsky, M. & Laubenstein, F.: On methods for automated modeling of dynamic systems with friction
nd their application to electro-mechanical throttles. 49th IEEE Conference on Decision and Control. Atlanta, USA: 2010, S. 7637-7642
[Volltext]
@inproceedings{IEEERen2010,
author = {Ren, Zhenxing and Kroll, Andreas and Sofsky, Manfried and Laubenstein, Friedhelm},
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nd their application to electro-mechanical throttles},
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Ren, Z.; Kroll, A.; Sofsky, M. & Laubenstein, F.: On methods for automated modeling of dynamic systems with friction and their application to electro-mechanical throttles. 49th IEEE Conference on Decision and Control. Atlanta, USA: 2010, S. 7637-7642
[Volltext]
@inproceedings{IEEERen2010,
author = {Ren, Zhenxing and Kroll, Andreas and Sofsky, Manfried and Laubenstein, Friedhelm},
title = {On methods for automated modeling of dynamic systems with friction and their application to electro-mechanical throttles},
booktitle = {49th IEEE Conference on Decision and Control},
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year = {2010},
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Ren, Z.: Verbesserte Methoden für Regelungsaufgaben bei modernen Dieselmotoren. Universität Kassel, 2010
@techreport{RenIAV2010,
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Ren, Z.: Verbesserte Methoden für Regelungsaufgaben bei modernen Dieselmotoren. Universität Kassel, 2009
Diese Arbeit befasst sich mit der Modellbildung mechatronischer Systeme
it Reibung. Geeignete dynamische Modelle sind die Grundlage für
erschiedenste Aufgabenstellungen. Sind dynamische Prozessmodelle
erfügbar, so können leistungsfähige modellbasierte Entwurfsmethoden
ngewendet werden sowie modellbasierte Anwendungen entwickelt werden.
llerdings ist der Aufwand für die Modellbildung ein beschränkender
aktor für eine weite Verbreitung modellbasierter Applikationen in
er Praxis. Eine Automatisierung des Modellbildungsprozesses ist
eshalb von großem Interesse. Die vorliegende Arbeit stellt für die
lasse „mechatronischer Systeme mit Reibung“ drei Modellierungsmethoden
or: semi-physikalische Modellierung, Sliding-Mode-Beobachter-basierte
odellierung und empirische Modellierung mit einem stückweise affinen
PWA) Modellansatz. Zum Ersten wird die semi-physikalische Modellierung
ehandelt. Gegenüber anderen Verfahren, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse
nd aufwändige Experimente erfordern, haben diese neuen Verfahren
en Vorteil, dass die Modellierung von Systemen mit Reibung selbst
ei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand automatisiert
erden kann. Zum Zweiten wird ein neuer Ansatz zur Reibkraftrekonstruktion
nd Reibmodellierung mittels Sliding-Mode-Beobachter präsentiert.
urch Verwendung des vorgestellten Sliding-Mode- Beobachters, der
asierend auf einem einfachen linearen Zustandsraummodell entworfen
ird, lässt sich die Reibung datengetrieben aus den Ein-/Ausgangsmessdaten
im offenen Regelkreis) rekonstruieren und modellieren. Im Vergleich
u anderen Reibmodellierungsmethoden, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse
nd aufwändige Messungen im geschlossenen Regelkreis erfordern, haben
iese neuen Verfahren den Vorteil, dass die Modellierung von Systemen
it Reibung selbst bei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand
eitgehend automatisiert werden kann. Zum Dritten wird ein PWA-Modellierungsansatz
it einer clusterungsbasierten Identifikationsmethode für Systeme
it Reibung vorgestellt. In dieser Methode werden die Merkmale in
inblick auf Reibeffekte ausgewählt. Und zwar wird der klassische
-Means-Algorithmus verwendet, welcher bedienfreundlich, effizient
nd geeignet für große und reale Datensätze ist. Im Gegensatz zu
nderen Methoden sind bei dieser Methode nur wenige Entwurfsparameter
inzustellen und sie ist für reale Systeme mit Reibung einfach anwendbar.
ine weitere Neuheit der vorgestellten PWA-Methode liegt darin, dass
ie Kombination der Clustervaliditätsmaße und Modellprädiktionsfehler
ur Festlegung der Anzahl der Teilmodelle benutzt wird. Weiterhin
ptimiert die vorgestellte Methode die Parameter der lokalen Teilmodelle
it der OE (Output-Fehler)-Schätzmethode. Als Anwendungsbeispiele
erden Drosselklappen, Drallklappen und AGR-Ventile (Abgasrückführventil)
m Dieselfahrzeug betrachtet und die erzeugten Modelle werden in
er industriellen HiL-Simulation eingesetzt. Aufgrund der Effizienz
nd Effektivität der Modellierungsmethoden sind die vorgestellten
ethoden direkt in der automobilen Praxis einsetzbar.
@techreport{RenIAV2009,
author = {Ren, Zhenxing},
title = {Verbesserte Methoden für Regelungsaufgaben bei modernen Dieselmotoren},
type = {Technischer Bericht},
address = {Universität Kassel},
year = {2009},
note = {Sperrvermerk IAV GmbH},
keywords = {imported},
abstract = {Diese Arbeit befasst sich mit der Modellbildung mechatronischer Systeme
it Reibung. Geeignete dynamische Modelle sind die Grundlage für
erschiedenste Aufgabenstellungen. Sind dynamische Prozessmodelle
erfügbar, so können leistungsfähige modellbasierte Entwurfsmethoden
ngewendet werden sowie modellbasierte Anwendungen entwickelt werden.
llerdings ist der Aufwand für die Modellbildung ein beschränkender
aktor für eine weite Verbreitung modellbasierter Applikationen in
er Praxis. Eine Automatisierung des Modellbildungsprozesses ist
eshalb von großem Interesse. Die vorliegende Arbeit stellt für die
lasse „mechatronischer Systeme mit Reibung“ drei Modellierungsmethoden
or: semi-physikalische Modellierung, Sliding-Mode-Beobachter-basierte
odellierung und empirische Modellierung mit einem stückweise affinen
PWA) Modellansatz. Zum Ersten wird die semi-physikalische Modellierung
ehandelt. Gegenüber anderen Verfahren, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse
nd aufwändige Experimente erfordern, haben diese neuen Verfahren
en Vorteil, dass die Modellierung von Systemen mit Reibung selbst
ei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand automatisiert
erden kann. Zum Zweiten wird ein neuer Ansatz zur Reibkraftrekonstruktion
nd Reibmodellierung mittels Sliding-Mode-Beobachter präsentiert.
urch Verwendung des vorgestellten Sliding-Mode- Beobachters, der
asierend auf einem einfachen linearen Zustandsraummodell entworfen
ird, lässt sich die Reibung datengetrieben aus den Ein-/Ausgangsmessdaten
im offenen Regelkreis) rekonstruieren und modellieren. Im Vergleich
u anderen Reibmodellierungsmethoden, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse
nd aufwändige Messungen im geschlossenen Regelkreis erfordern, haben
iese neuen Verfahren den Vorteil, dass die Modellierung von Systemen
it Reibung selbst bei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand
eitgehend automatisiert werden kann. Zum Dritten wird ein PWA-Modellierungsansatz
it einer clusterungsbasierten Identifikationsmethode für Systeme
it Reibung vorgestellt. In dieser Methode werden die Merkmale in
inblick auf Reibeffekte ausgewählt. Und zwar wird der klassische
-Means-Algorithmus verwendet, welcher bedienfreundlich, effizient
nd geeignet für große und reale Datensätze ist. Im Gegensatz zu
nderen Methoden sind bei dieser Methode nur wenige Entwurfsparameter
inzustellen und sie ist für reale Systeme mit Reibung einfach anwendbar.
ine weitere Neuheit der vorgestellten PWA-Methode liegt darin, dass
ie Kombination der Clustervaliditätsmaße und Modellprädiktionsfehler
ur Festlegung der Anzahl der Teilmodelle benutzt wird. Weiterhin
ptimiert die vorgestellte Methode die Parameter der lokalen Teilmodelle
it der OE (Output-Fehler)-Schätzmethode. Als Anwendungsbeispiele
erden Drosselklappen, Drallklappen und AGR-Ventile (Abgasrückführventil)
m Dieselfahrzeug betrachtet und die erzeugten Modelle werden in
er industriellen HiL-Simulation eingesetzt. Aufgrund der Effizienz
nd Effektivität der Modellierungsmethoden sind die vorgestellten
ethoden direkt in der automobilen Praxis einsetzbar.}
}