mit Reibung: Methoden und Anwendung auf Kfz-Drosselklappen JO - at - Automatisierungstechnik PY - 2013/ VL - 61 IS - 3 SP - 155 EP - 171 UR - DO - 10.1524/auto.2013.0023 KW - datengetriebene KW - Modellbildung KW - KW - Reibung KW - KW - mit KW - Physikalische KW - Systeme KW - Identifikation KW - KW - Hardware-in-the-Loop-Simulation KW - PWA-Modell L1 - SN - N1 - N1 - AB - 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. ER - TY - JOUR AU - Ren, Zhenxing AU - Kroll, Andreas AU - Sofsky, Manfried AU - Laubenstein, Friedhelm T1 - Zur physikalischen und datengetriebenen Modellbildung von Systemen mit Reibung: Methoden und Anwendung auf Kfz-Drosselklappen JO - at -- Automatisierungstechnik PY - 2013/ VL - 61 IS - 3 SP - 155 EP - 171 UR - DO - 10.1524/auto.2013.0023 KW - datengetriebene KW - Modellbildung KW - KW - Reibung KW - KW - mit KW - Physikalische KW - Systeme KW - Identifikation KW - KW - Hardware-in-the-Loop-Simulation KW - PWA-Modell L1 - SN - N1 - N1 - AB - 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. ER - TY - CONF AU - Ren, Zhenxing AU - Kroll, Andreas AU - Sofsky, Manfried AU - Laubenstein, Friedhelm A2 - IFAC T1 - On identification of piecewise-affine models for systems with friction
and its application to electro-mechanical throttles T2 - Sysid 2012, 16th IFAC Symposium on System Identification Brussels PB - Elsevier Ltd. C1 - Brussels, Belgium PY - 2012/11.-13. 07.2012 CY - VL - 16 IS - 1 SP - 1395 EP - 1400 UR - DO - 10.3182/20120711-3-BE-2027.00137 KW - imported L1 - SN - N1 - N1 - AB - ER - TY - CONF AU - Ren, Zhenxing AU - Kroll, Andreas AU - Sofsky, Manfried AU - Laubenstein, Friedhelm A2 - IFAC T1 - On identification of piecewise-affine models for systems with friction and its application to electro-mechanical throttles T2 - Sysid 2012, 16th IFAC Symposium on System Identification Brussels PB - Elsevier Ltd. C1 - Brussels, Belgium PY - 2012/11.-13. 07.2012 CY - VL - 16 IS - 1 SP - 1395 EP - 1400 UR - DO - 10.3182/20120711-3-BE-2027.00137 KW - imported L1 - SN - N1 - N1 - AB - ER - TY - THES AU - Ren, Zhenxing T1 - Zur Identifikation mechatronischer Stellglieder mit Reibung bei Kraftfahrzeugen PY - 2012/08 PB - Schriftenreihe Mess- und Regelungstechnik der Universität Kassel SP - EP - UR - https://hds.hebis.de/ubks/Record/HEB312177402 DO - KW - imported L1 - N1 - N1 - AB - Diese Arbeit befasst sich mit der Modellbildung mechatronischer Systeme
mit Reibung. Geeignete dynamische Modelle sind die Grundlage für
verschiedenste Aufgabenstellungen. Sind dynamische Prozessmodelle
verfügbar, so können leistungsfähige modellbasierte Entwurfsmethoden
angewendet werden sowie modellbasierte Anwendungen entwickelt werden.
Allerdings ist der Aufwand für die Modellbildung ein beschränkender
Faktor für eine weite Verbreitung modellbasierter Applikationen in
der Praxis. Eine Automatisierung des Modellbildungsprozesses ist
deshalb von großem Interesse. Die vorliegende Arbeit stellt für die
Klasse „mechatronischer Systeme mit Reibung“ drei Modellierungsmethoden
vor: semi-physikalische Modellierung, Sliding-Mode-Beobachter-basierte
Modellierung und empirische Modellierung mit einem stückweise affinen
(PWA) Modellansatz. Zum Ersten wird die semi-physikalische Modellierung
behandelt. Gegenüber anderen Verfahren, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse
und aufwändige Experimente erfordern, haben diese neuen Verfahren
den Vorteil, dass die Modellierung von Systemen mit Reibung selbst
bei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand automatisiert
werden kann. Zum Zweiten wird ein neuer Ansatz zur Reibkraftrekonstruktion
und Reibmodellierung mittels Sliding-Mode-Beobachter präsentiert.
Durch Verwendung des vorgestellten Sliding-Mode- Beobachters, der
basierend auf einem einfachen linearen Zustandsraummodell entworfen
wird, lässt sich die Reibung datengetrieben aus den Ein-/Ausgangsmessdaten
(im offenen Regelkreis) rekonstruieren und modellieren. Im Vergleich
zu anderen Reibmodellierungsmethoden, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse
und aufwändige Messungen im geschlossenen Regelkreis erfordern, haben
diese neuen Verfahren den Vorteil, dass die Modellierung von Systemen
mit Reibung selbst bei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand
weitgehend automatisiert werden kann. Zum Dritten wird ein PWA-Modellierungsansatz
mit einer clusterungsbasierten Identifikationsmethode für Systeme
mit Reibung vorgestellt. In dieser Methode werden die Merkmale in
Hinblick auf Reibeffekte ausgewählt. Und zwar wird der klassische
c-Means-Algorithmus verwendet, welcher bedienfreundlich, effizient
und geeignet für große und reale Datensätze ist. Im Gegensatz zu
anderen Methoden sind bei dieser Methode nur wenige Entwurfsparameter
einzustellen und sie ist für reale Systeme mit Reibung einfach anwendbar.
Eine weitere Neuheit der vorgestellten PWA-Methode liegt darin, dass
die Kombination der Clustervaliditätsmaße und Modellprädiktionsfehler
zur Festlegung der Anzahl der Teilmodelle benutzt wird. Weiterhin
optimiert die vorgestellte Methode die Parameter der lokalen Teilmodelle
mit der OE (Output-Fehler)-Schätzmethode. Als Anwendungsbeispiele
werden Drosselklappen, Drallklappen und AGR-Ventile (Abgasrückführventil)
im Dieselfahrzeug betrachtet und die erzeugten Modelle werden in
der industriellen HiL-Simulation eingesetzt. Aufgrund der Effizienz
und Effektivität der Modellierungsmethoden sind die vorgestellten
Methoden direkt in der automobilen Praxis einsetzbar. ER - TY - CONF AU - Ren, Zhenxing AU - Kroll, Andreas AU - Sofsky, Manfried AU - Laubenstein, Friedhelm A2 - T1 - Modellierung mechatronischer Systeme mit Reibung mittels PWA-Modellansatz
und Anwendung auf Stellglieder am Dieselfahrzeug T2 - 2. Workshop "Modellbasierte Kalibriermethoden" PB - C1 - Wien, Österreich PY - 2011/23.09.2011 CY - VL - IS - SP - EP - UR - http://mbc.tuwien.ac.at/workshops/2011/ DO - KW - imported L1 - SN - N1 - N1 - AB - ER - TY - RPRT AU - Ren, Zhenxing A2 - T1 - Verbesserte Methoden für Regelungsaufgaben bei modernen Dieselmotoren PB - FG Mess- und Regelungstechnik AD - Universität Kassel PY - 2011/oktober VL - IS - SP - EP - UR - DO - KW - imported L1 - N1 - N1 - Technischer Bericht N1 - AB - ER - TY - CONF AU - Ren, Zhenxing AU - Kroll, Andreas AU - Sofsky, M. AU - Laubenstein, F. A2 - T1 - Zur automatisierten Modellbildung für mechatronische Systeme mit
Reibung am Beispiel von Dieselfahrzeugstellgliedern T2 - VDI Mechatronik 2011 PB - C1 - Dresden PY - 2011/31.03-01.04.2011 CY - VL - IS - SP - 55 EP - 60 UR - DO - KW - imported L1 - SN - N1 - N1 - AB - ER - TY - CONF AU - Ren, Zhenxing AU - Kroll, Andreas AU - Sofsky, M. AU - Laubenstein, F. A2 - T1 - Zur automatisierten Modellbildung für mechatronische Systeme mit Reibung am Beispiel von Dieselfahrzeugstellgliedern T2 - VDI Mechatronik 2011 PB - C1 - Dresden PY - 2011/31.03-01.04.2011 CY - VL - IS - SP - 55 EP - 60 UR - DO - KW - imported L1 - SN - N1 - N1 - AB - ER - TY - CONF AU - Ren, Zhenxing. AU - Gerland, Patrick AU - Kroll, Andreas A2 - T1 - A Novel Friction-Identification Method using Sliding-Mode Observer
and Its Application to Electro-Mechanical Throttles T2 - 18th World Congress of the International Federation of Automatic
Control (IFAC) PB - C1 - Milano, Italy PY - 2011/28. aug. - 2. sep. CY - VL - IS - SP - 4803 EP - 4808 UR - DO - KW - imported L1 - SN - N1 - N1 - AB - ER - TY - CONF AU - Ren, Zhenxing. AU - Gerland, Patrick AU - Kroll, Andreas A2 - T1 - A Novel Friction-Identification Method using Sliding-Mode Observer and Its Application to Electro-Mechanical Throttles T2 - 18th World Congress of the International Federation of Automatic Control (IFAC) PB - C1 - Milano, Italy PY - 2011/28. aug. -- 2. sep. CY - VL - IS - SP - 4803 EP - 4808 UR - DO - KW - imported L1 - SN - N1 - N1 - AB - ER - TY - CONF AU - Ren, Zhenxing AU - Kroll, Andreas AU - Sofsky, Manfried AU - Laubenstein, Friedhelm A2 - T1 - On methods for automated modeling of dynamic systems with friction
and their application to electro-mechanical throttles T2 - 49th IEEE Conference on Decision and Control PB - C1 - Atlanta, USA PY - 2010/december 15-17 CY - VL - IS - SP - 7637 EP - 7642 UR - http://www.ieeecss.org/CAB/conferences/cdc2010/ DO - KW - imported L1 - SN - N1 - N1 - AB - ER - TY - CONF AU - Ren, Zhenxing AU - Kroll, Andreas AU - Sofsky, Manfried AU - Laubenstein, Friedhelm A2 - T1 - On methods for automated modeling of dynamic systems with friction and their application to electro-mechanical throttles T2 - 49th IEEE Conference on Decision and Control PB - C1 - Atlanta, USA PY - 2010/december 15-17 CY - VL - IS - SP - 7637 EP - 7642 UR - http://www.ieeecss.org/CAB/conferences/cdc2010/ DO - KW - imported L1 - SN - N1 - N1 - AB - ER - TY - RPRT AU - Ren, Zhenxing A2 - T1 - Verbesserte Methoden für Regelungsaufgaben bei modernen Dieselmotoren PB - FG Mess- und Regelungstechnik AD - Universität Kassel PY - 2010/10 VL - IS - SP - EP - UR - DO - KW - imported L1 - N1 - N1 - Technischer Bericht N1 - AB - ER - TY - RPRT AU - Ren, Zhenxing A2 - T1 - Verbesserte Methoden für Regelungsaufgaben bei modernen Dieselmotoren PB - FG Mess- und Regelungstechnik AD - Universität Kassel PY - 2009/10 VL - IS - SP - EP - UR - DO - KW - imported L1 - N1 - N1 - Technischer Bericht N1 - AB - Diese Arbeit befasst sich mit der Modellbildung mechatronischer Systeme
mit Reibung. Geeignete dynamische Modelle sind die Grundlage für
verschiedenste Aufgabenstellungen. Sind dynamische Prozessmodelle
verfügbar, so können leistungsfähige modellbasierte Entwurfsmethoden
angewendet werden sowie modellbasierte Anwendungen entwickelt werden.
Allerdings ist der Aufwand für die Modellbildung ein beschränkender
Faktor für eine weite Verbreitung modellbasierter Applikationen in
der Praxis. Eine Automatisierung des Modellbildungsprozesses ist
deshalb von großem Interesse. Die vorliegende Arbeit stellt für die
Klasse „mechatronischer Systeme mit Reibung“ drei Modellierungsmethoden
vor: semi-physikalische Modellierung, Sliding-Mode-Beobachter-basierte
Modellierung und empirische Modellierung mit einem stückweise affinen
(PWA) Modellansatz. Zum Ersten wird die semi-physikalische Modellierung
behandelt. Gegenüber anderen Verfahren, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse
und aufwändige Experimente erfordern, haben diese neuen Verfahren
den Vorteil, dass die Modellierung von Systemen mit Reibung selbst
bei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand automatisiert
werden kann. Zum Zweiten wird ein neuer Ansatz zur Reibkraftrekonstruktion
und Reibmodellierung mittels Sliding-Mode-Beobachter präsentiert.
Durch Verwendung des vorgestellten Sliding-Mode- Beobachters, der
basierend auf einem einfachen linearen Zustandsraummodell entworfen
wird, lässt sich die Reibung datengetrieben aus den Ein-/Ausgangsmessdaten
(im offenen Regelkreis) rekonstruieren und modellieren. Im Vergleich
zu anderen Reibmodellierungsmethoden, die häufig umfangreiche Vorkenntnisse
und aufwändige Messungen im geschlossenen Regelkreis erfordern, haben
diese neuen Verfahren den Vorteil, dass die Modellierung von Systemen
mit Reibung selbst bei begrenzten Vorkenntnissen und minimalem Experimentaufwand
weitgehend automatisiert werden kann. Zum Dritten wird ein PWA-Modellierungsansatz
mit einer clusterungsbasierten Identifikationsmethode für Systeme
mit Reibung vorgestellt. In dieser Methode werden die Merkmale in
Hinblick auf Reibeffekte ausgewählt. Und zwar wird der klassische
c-Means-Algorithmus verwendet, welcher bedienfreundlich, effizient
und geeignet für große und reale Datensätze ist. Im Gegensatz zu
anderen Methoden sind bei dieser Methode nur wenige Entwurfsparameter
einzustellen und sie ist für reale Systeme mit Reibung einfach anwendbar.
Eine weitere Neuheit der vorgestellten PWA-Methode liegt darin, dass
die Kombination der Clustervaliditätsmaße und Modellprädiktionsfehler
zur Festlegung der Anzahl der Teilmodelle benutzt wird. Weiterhin
optimiert die vorgestellte Methode die Parameter der lokalen Teilmodelle
mit der OE (Output-Fehler)-Schätzmethode. Als Anwendungsbeispiele
werden Drosselklappen, Drallklappen und AGR-Ventile (Abgasrückführventil)
im Dieselfahrzeug betrachtet und die erzeugten Modelle werden in
der industriellen HiL-Simulation eingesetzt. Aufgrund der Effizienz
und Effektivität der Modellierungsmethoden sind die vorgestellten
Methoden direkt in der automobilen Praxis einsetzbar. ER -