07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik
Permanent URI for this collectionhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/8
Browse
4 results
Search Results
Item Open Access Optimierungsverfahren zur adaptiven Steuerung von Fahrzeugantrieben(2000) Löffler, Jürgen; Kistner, Arnold (Prof. Dr.-Ing.)Hohe Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit, dynamisches Fahrverhalten, Fahrkomfort und Fahrsicherheit sind wesentliche Ziele bei der Entwicklung von Fahrzeugantrieben und elektronischen Systemen zur Fahrzeugsteuerung. Aufgabe eines Systems zur Steuerung des Fahrzeugantriebs ist es, einen optimalen Fahrzeugbetrieb hinsichtlich Kraftstoffverbrauch, dynamischem Fahrverhalten und Emissionen zu erreichen. In dieser Arbeit werden Optimierungsverfahren zur adaptiven Steuerung von Fahrzeugantrieben vorgestellt. Ihre Funktionalität wird mit einem System zur koordinierten Antriebstrangsteuerung für Fahrzeuge mit automatisiertem Schaltgetriebe nachgewiesen. Durch eine dynamische Adaption des Betriebszustands des Antriebstrangs an die Fahrsituation, den Fahrertyp und Betriebsbedingungen wird ein optimaler Fahrzeugbetrieb bei hohem Fahrkomfort und Fahrsicherheit erreicht. Die Aufgabe der Bestimmung des optimalen Betriebszustands des Antriebstrangs wird als Mehrkriterien-Optimierungsproblem formuliert. Die in Echtzeit während des Fahrbetriebs ermittelte Lösung maximiert die dynamische Leistungsreserve, den Antriebstrang-Wirkungsgrad und die Emissions-Effizienz im Sinne einer Edgeworth-Pareto-Optimalität. Für die Optimierungskriterien werden physikalisch basierte Gütefunktionen definiert und in einer skalaren Zielfunktion zusammengefasst. Zur Optimierung von Fahrkomfort und Fahrsicherheit bei Gangwechseln des automatisierten Schaltgetriebes wird ein Verfahren zur koordinierten Aggregatesteuerung für den Schaltvorgang vorgestellt, das auf der Lösung eines Problems der optimalen Steuerung beruht. Dazu wird der Verlauf von Zustandsgrößen des Antriebs mit B-Spline-Funktionen beschrieben, so dass ein physikalisch basiertes Zielfunktional minimiert wird. Die entwickelten neuen Verfahren wurden mit dem Echtzeit-Steuerungs- und Regel-System ASCET-SD implementiert und durch Simulation in Verbindung mit einem Modell des Fahrzeugs sowie mit Versuchsträgern erprobt.Item Open Access Automatische Längs- und Querführung einer Lastkraftwagenkolonne(2000) Gehring, Ottmar; Kistner, Arnold (Prof. Dr.-Ing.)Eine Möglichkeit, der ständig wachsenden Verkehrsüberlastung auf den Fernsstraßen zu begegnen, stellt die elektronische Kopplung von Fahrzeugen in Kolonnenverbänden dar. Hierbei wird die Fahraufgabe des Fahrers von einem System zur automatischen Fahrzeugführung übernommen, das eine deutliche Verringerung der Abstände zwischen den Fahrzeugen ermöglicht, den Verkehrsfluß harmonisiert und die Kapazität der Straße steigert. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Regelungsalgorithmen, die zur Realisierung eines solchen dichten, automatischen Kolonnenverkehrs benötigt werden. Die gesamte Fahrzeugregelung besteht aus zwei getrennt voneinander entwickelten Teilen, der Längsregelung mit Gas- und Bremseingriff und der Querregelung, die ein Stellglied an der Lenkung ansteuert. Es werden Regelungsansätze hergeleitet, mit denen ein stabiles längs- und querdynamisches Verhalten der Fahrzeugkolonne erreicht werden kann. Die Leistungsfähigkeit der vorgestellten Längs- und Querregelungsansätze wird durch Simulationsergebnisse und Testfahrtergebnisse mit Versuchsfahrzeugen verdeutlicht.Item Open Access Methodik zur Produktionsgestaltung einer vollflächigen und endmaßnahen galvanischen Beschichtung von tribokorrosiv belasteten rotationssymmetrischen Bauteilen(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, 2021) Schwanzer, Peter; Bauernhansl, Thomas (Univ.-Prof. Dr.-Ing.)Bei hochkorrosiven Umgebungen wie Meerwasser und besonderen Anforderungen wie dem Verzicht von Dichtungen genügen bekannte konventionelle Schichten und auch deren Herstellungsverfahren nicht den Anforderungen. Neue galvanische Schichten stellen eine potenzielle Lösung dar. Neben dem Schichtsystem ist auch die Anlagentechnik für die Schichtabscheidung von signifikanter Bedeutung. Die Beschichtung muss sowohl endmaßnah als auch fehlstellenfrei, d. h. ohne die bei elektrochemischen Verfahren notwendigen Kontaktpunkte, erzeugt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Forschungsfragen untersucht: Können geometrisch anspruchsvoll geformte rotationssymmetrische Bauteile vollflächig, d. h. ohne Kontaktstellen, und endmaßnah galvanisch beschichtet werden? Wie kann eine Methodik für die Entwicklung einer geeigneten Anlagen- und Vorrichtungstechnik für die galvanische Beschichtung von hochbelasteten, rotationssymmetrischen Bauteilen gestaltet sein? Es wurde eine für die Galvanotechnik angepasste generische Methodik für die Entwicklung von Anlagen mit besonderen Anforderungen erstellt. Diese wurde für die konkrete Problemstellung instanziiert. Für die beiden Hauptanforderungen der kontaktstellenfreien und endmaßnahen Beschichtung wurden zwei Detailmethodiken für die konkrete Bearbeitung entwickelt. Hierbei ist die Zusammenführung der interdisziplinären Aufgabenstellungen aus Maschinenbau, (Elektro-) Chemie und Physik entscheidend. Anhand der vorliegenden Anforderungen wurde die instanziierte Methodik für ein Fallbeispiel zur Beschichtung von Wälzlagerringen durchgeführt. Die identifizierten Lösungen wurden in einer Prototypanlage mit einer neuartigen Vorrichtung umgesetzt. Anhand dieses umgesetzten Prototyps wurde die Anforderungserfüllung experimentell durch die Beschichtung von Wälzlagerringen überprüft.Item Open Access Lackfilm-Strukturbildung bei der Spritzlackier-Applikation(2013) Hager, Christian; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Neben Farbe und Glanz ist für die Charakterisierung der optischen Qualität einer Lackierung die Oberflächenstruktur ein entscheidendes Qualitätsmerkmal. In den vergangen Jahren hat sich im industriellen Umfeld für die Beschreibung der Oberflächenstruktur eine Einteilung in Strukturanteile von fünf Wellenlängenbereichen Wa (0.1 bis 0.3 mm), Wb (0.3 bis 1 mm), Wc (1 bis 3 mm), Wd (3 bis 10 mm) und We (10 bis 30 mm) etabliert. Da es beim Spritzlackieren eine hohe Anzahl an Einflüssen auf die Entstehung der Oberflächenstruktur gibt, wie z. B. die Zerstäubungsfeinheit des Lacksprays, die Untergrundstruktur oder die Lage der zu beschichtenden Fläche (horizontal/vertikal), weisen Lackierungen nach der Trocknung und Härtung oftmals deutlich unterschiedliche Oberflächenstrukturen auf. Die Lackierungen haben dadurch ein unterschiedliches optisches Erscheinungsbild, wodurch die Vermarktungsfähigkeit hochwertige Produkte nicht gegeben ist. In aufwendigen Optimierungsversuchen wird versucht durch empirische Anpassungen der Prozessparameter eine akzeptable Oberflächenstruktur zu erzeugen. In vielen Fällen können die gewünschten Oberflächenstrukturen jedoch nur durch kostenintensive Schleif- und Polierprozesse sowie Mehrfachlackierungen erreicht werden. Es fehlte eine modellbasierte Anpassung von Prozessparametern, um gezielt die Oberflächenstruktur einer Lackierung optimieren zu können. Die Vision ist eine automatisierte Regelung der Lackierprozessparameter, mit Hilfe derer auf unterschiedlich strukturierten Substraten und unabhängig von der Lage einzelne Strukturanteile der Wellenlängenbereiche Wa bis We gezielt verringert oder verstärkt werden können, um somit eine bestimmte und homogene Oberflächenstruktur zu erzeugen. Mit dieser Arbeit wird ein geschlossenes 3D-Modell bereitgestellt, welches die Hauptmechanismen der Lackfilm-Oberflächenstrukturbildung beinhaltet. Durch numerische Untersuchungen mit dem ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Simulationsprogrammes konnte zusätzlich ein tieferes Prozessverständnis für die Oberflächenstrukturbildung bei der Spritzlackierung erarbeitet werden. Es konnten die unterschiedlichen Einflüsse der verschiedenen strukturbildenden Mechanismen tabellarisch zusammengefasst werden und daraus Ableitungen für eine gezielte Optimierung von Prozessparametern gewonnen werden. Das 3D-Modell und die Ergebnisse aus den numerischen Untersuchungen konnten erfolgreich auf einen realen Beschichtungsversuch angewandt werden. Durch diese Arbeit ist es nun erstmals möglich, gezielt modellbasierte Optimierungen beim Spritzlackierprozesses hinsichtlich der Oberflächenstrukturbildung durchzuführen.