Regelung instationärer Strömungen um stumpfe Körper unter Berücksichtigung der Fahrzeugquerdynamik

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Rudibert King
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 196228357

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die geregelte Reduktion des Widerstands und Giermoments eines Kraftfahrzeuges mittels aktiver Strömungsbeeinflussung zur Erhöhung der Sicherheit und des Fahrkomforts bei instationärer Anströmung und dynamischer Reaktion des Fahrzeugs. Im Mittelpunkt der Untersuchungen steht die Unterdrückung von Störungen der Querdynamik durch Seitenwindböen. Da zudem die Forderung nach Verringerung des Kraftstoffverbrauchs zu erfüllen ist, soll eine gleichzeitige Minimierung des Luftwiderstands mittels einer Mehrgrößenregelung erreicht werden. Neben der Aerodynamik haben auch die Fahrdynamik und das Fahrerverhalten einen wesentlichen Einfluss auf die Seitenwindempfindlichkeit, die hier erstmalig im Zusammenhang mit einer Strömungsregelung betrachtet werden. Daher ist ein neuartiger Versuchsaufbau für einen Windkanal vorgesehen, mit dem gezielt Seitenwindböen erzeugt und mittels eines beweglichen Modells die Seitenauslenkung und die Gierbewegung als Reaktion auf die Störung realisiert werden können, wodurch weitere instationäre Strömungseffekte entstehen. Während für die Modellierung der Querdynamik und des Fahrerverhaltens auf bestehende Ansätze zurückgegriffen wird, muss der aerodynamische Teil des Streckenverhaltens aus Experimenten identifiziert werden. Da hierbei ausgeprägte Abhängigkeiten von externen veränderlichen Parametern wie Anströmgeschwindigkeit und -winkel zu erwarten sind, eignet sich besonders eine Darstellung als linear parameterveränderliches (LPV) System. Auf Grundlage der identifizierten Modelle ist ein LPV-Gain-Scheduling Regler auszulegen, dessen Parameter im Betrieb laufend an den sich ändernden Betriebspunkt angepasst werden. Die Leistungsfähigkeit des entwickelten Reglers ist in Experimenten mit herkömmlichen H∞-Reglern zu vergleichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen