Modellbildung und Steuergeräteoptimierung in der Automobilelektronik WS 2016/ 2017

Transkript

1 Modellbildung und Steuergeräteoptimierung in der Automobilelektronik WS 2016/ 2017 Praktikumseinführung Prof. Clemens Gühmann José-Luis Bote-Garcia Raum EN 547 Tel.:

2 Inhalt Prüfungsmodalitäten Themenübersicht Praktikumsaufgaben Drosselklappen-Regelung und E-Gassystem Modellbasierte Motorapplikation Termine Anmeldung & Organisation 2

3 Themenübersicht Qualifikationen: Physikalische Modellierung mit MATLAB/Simulink Entwurf diskreter Regler Statistische Grundlagen Kenntnis der Steuergerätestruktur eines Kfz Erstellung datenbasierter Modelle Validierung datenbasierter Modelle Statistische Versuchsplanung 3

4 Inhalt Themenübersicht Praktikumsaufgaben Drosselklappen-Regelung und E-Gassystem Modellbasierte Motorapplikation Termine Prüfungsmodalitäten Anmeldung & Organisation 4

5 Praktikumsaufgaben In dem Praktikum sind zwei Aufgaben zu bearbeiten Drosselklappen-Regelung und E-Gassystem 1. Vorbereitungsaufgabe 2. Praktikum 3. Nachbereitungsaufgaben Modellbasierte Motorapplikation 1. Vorbereitungsaufgabe 2. Praktikum 3. Nachbereitungsaufgaben 5

6 Inhalt Prüfungsmodalitäten Themenübersicht Praktikumsaufgaben Drosselklappen-Regelung und E-Gassystem Modellbasierte Motorapplikation Termine Anmeldung & Organisation 6

7 Drosselklappen-Regelung und E Gassystem Motivation: Füllungssteuerung beim E-Gassystem Quelle: Bosch 7

8 Drosselklappen-Regelung und E Gassystem Physikalisches Modell einer Drosselklappe Quelle: Isermann - Mechatronische Systeme 8

9 Drosselklappen-Regelung und E Gassystem Modellgleichung (allgemein) Beschreibung des Systems durch eine lineare Differentialgleichung: Diskretisierung liefert Differenzengleichung: 9

10 Drosselklappen-Regelung und E Gassystem Parameteridentifikation Minimum der Fehlerfunktion finden: Ableiten der Fehlerfunktion: Suche nach Nullstelle liefert: 10

11 Drosselklappen-Regelung und E Gassystem 1. Vorbereitungsaufgabe: Drosselklappen-Regelung und Parameteridentifikation Aufgaben: 1. Aufstellen der Modell-Gleichungen der Drosselklappe 2. Umsetzung des Modells in Matlab/Simulink 3. Parameteridentifikation mittels Messdaten 4. Entwurf eines diskreten Reglers 5. Simulation des diskreten Reglers Matlab/Simulink 11

12 Inhalt Prüfungsmodalitäten Themenübersicht Praktikumsaufgaben Drosselklappen-Regelung und E-Gassystem Modellbasierte Motorapplikation Termine Anmeldung & Organisation 12

13 Modellbasierte Motorapplikation Störgrößen u i Umgebungstemperatur Einflussgrößen x i Drehzahl Last Ladedruck Abgasrückführrate Raildruck Einspritzbeginn Applikation y 1 = f 1 (x) + e 1 y 2 = f 2 (x) + e 2 y N = f N (x) + e N Zielgrößen y i Moment spez. Kraftstoffverbrauch CO, HC, NOx Emissionen Abgastemperatur Geräusch... 13

14 Modellbasierte Motorapplikation Beispiel: Polynomansatz für ein datenbasiertes Modell Lineares Modell y a 5 a x -5 0 a x Wechselwirkungs-Modell y a a x x y a 0-5 Quadratisches-Modell a x a x y a 0 a1 x1 a2 x2 a22 x2 a11 x1 a12 x1 x2 (Beispiel 2. Ordnung)

15 Modellbasierte Motorapplikation Wie sind die Messpunkte zu wählen? Optimale Versuchspläne (DoE: Design of Experiments) Messdaten Modelle Optimale Parameter 15

16 Modellbasierte Motorapplikation Steuergerät Drehzahl Last Ladedruck Raildruck Abgasrückführrate Einspritzbeginn Kennfeldstruktur Motormodell Modellierung eines Dieselmotor und eines Steuergerätes mit Kennfeldstruktur 16

17 Modellbasierte Motorapplikation 2. Vorbereitungsaufgabe: Modellierung von Dieselmotor und Steuergerät in Matlab/Simulink Aufgaben: 1. Erstellung einer Kennfeldstruktur (aufgespannt über Last und Drehzahl) 2. Interpolation für Betriebspunkte, welche nicht durch die Kennfelder abgedeckt werden 3. Bedatung des Steuergerätes mit Kennfeldern aus Textdateien 4. Modellierung des Motors mittels DoE-Messungen 5. Erstellung eines Gesamtmodells zur Simulation der Ausgangsgrößen in Abhängigkeit von Last, Drehzahl und der Kennfelder 17

18 Praktikumsaufgaben Vor- und Nachbereitungsaufgaben (eigenständig): Die Bearbeitung der Aufgaben erfolgt in Gruppen von 3 Studierenden Praktikumstermine (Präsenztermine): 1. Die Aufgabe zur Drosselklappen-Regelung und E-Gassystem erfolgt in Dreiergruppen 2. Die Aufgabe zur Modellbasierten Applikation erfolgt Paararbeit im Rechner-Pool 18

19 Inhalt Themenübersicht Praktikumsaufgaben Drosselklappen-Regelung und E-Gassystem Modellbasierte Motorapplikation Termine Prüfungsmodalitäten Anmeldung & Organisation 19

20 Termine Thema Dauer Termin Großübung Drosselklappe und E- Gas Modellbasierte Applikation Ein Vorlesungstermin Ein Tag pro Gruppe Ein Tag pro Student*in 1-2 Termine im November Nach Absprache im Dezember/Januar Nach Absprache im Februar/März Die Teilnahme an den Vorbereitungsveranstaltungen Großübung ist freiwillig, aber empfehlenswert. Beim Praktikum selbst herrscht Anwesenheitspflicht. 20

21 Inhalt Themenübersicht Praktikumsaufgaben Drosselklappen-Regelung und E-Gassystem Modellbasierte Motorapplikation Termine Prüfungsmodalitäten Anmeldung & Organisation 21

22 Prüfungsmodalitäten Zum bestehen des Praktikums müssen alle Vor- und Nachbereitungsaufgaben fristgerecht eingereicht und alle Teilaufgaben erfolgreich bearbeitet werden. Für die Praktika gilt Anwesenheitspflicht (über das gesamte Praktikum). Sie müssen erfolgreich absolviert werden. Das bedeutet, aktive Mitarbeit und vollständige Bearbeitung aller Aufgaben. Bei nichtbestehen des Praktikums Modellbildung und Steuergeräteoptimierung in der Automobilelektronik ist eine Teilnahme an der Klausur Einführung in die Automobilelektronik nicht möglich. 22

23 Inhalt Themenübersicht Praktikumsaufgaben Drosselklappen-Regelung und E-Gassystem Modellbasierte Motorapplikation Termine Prüfungsmodalitäten Anmeldung & Organisation 23

24 Anmeldung & Organisation Anmeldung über Webformular auf der Fachgebietsseite bis zum _steuergeraeteoptimierung_in_der_autom obilelektronik/ Bitte unbedingt korrekte adresse angeben! Teilnehmerbeschränkung: Losverfahren bei mehr als 40 Bewerbern gemäß 10 OTU Zu- bzw. Absage am Ende nächster Woche (KW 43) 24

25 Anmeldung & Organisation Die weitere Organisation des Kurses findet nach der Losung über einen ISIS- Kurs statt. Zu diesem werden ihr zeitnah nach der Losung hinzugefügt. 25

26 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! 26