Abstract
This paper presents the design of a flatness-based control principle for an adaptive load limiting restraint system developed by Continental. Differential flatness is a property found in certain nonlinear, time-invariant multivariable systems which allows effective model-based open loop control, as it facilitates the calculation of the inputs corresponding to a desired output trajectory. The paper focuses on modeling the system consisting of a drop tower test bench and the load limiter itself. After proving that the model is flat, the controller is designed. The comparison of simulation and experimental results shows the correctness of the model and a good performance of the controller. Thus the feasibilty of the flatness based control approach is shown for the application in this mechatronic passenger restraint system.
Zusammenfassung
Dieser Beitrag behandelt den Entwurf eines flachheitsbasierten Reglers für einen adaptiven Gurtkraftbegrenzer, der von Continental entwickelt wird. Differentielle Flachheit ist eine Eigenschaft bestimmter nichtlinearer, zeitinvarianter Mehrgrößensysteme, welche die einfache Implementierung einer modellbasierten Vorsteuerung erlaubt, da mit ihrer Hilfe die zu einer gegebenen Solltrajektorie zugehörigen Eingangsgrößen berechnet werden können. Im Beitrag wird ein Modell eines Fallprüfstands und des Gurtkraftbegrenzers vorgestellt. Die Eigenschaft der Flachheit wird für das betrachtete System nachgewiesen, und ein flachheitsbasierter Regler entwickelt. Der Vergleich zwischen Simulationsergebnissen und Experimenten am Prüfstand zeigt die Korrektheit des Modells und eine durchweg hohe Regelgüte. Der Ansatz eines flachheitsbasierten Reglers ist somit ein vielversprechendes Regelungskonzept für dieses mechatronische Rückhaltesystem.
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