Reducering av inställningsbehovet av en Steer-Torque-Manager för lateral fordonsreglering

A lot of research and development in the automotive industry today is focusing on active safety and driver assistance functions. On the market there are already car models with the ability to provide autonomous steering and behind next door stands the fully autonomous vehicles. The steering functionality is often referred to as Lane Keeping or lateral control. When its operation is verified in one vehicle it needs to be introduced into the following vehicles models as efficiently as possible. Aspects like vehicle dynamics together with system and component responses require the need for tuning and modification for each new vehicle model. One software component in the steering functionality that needs extensive tuning is the module determining the steer torque request that is sent to the Electric Power Steering (EPS). This component is referred to as the Steer-Torque-Manager (STM). In this thesis an investigation takes place regarding how the tuning effort of the STM can be reduced with help from model-based development and what the requirements for this are. To achieve this two virtual vehicle models including a steering system model are evaluated against physical measurements from a Volvo XC90. The first one is a model created in the software CarMaker and Simulink and the second one is a co-simulation model between Adams and Simulink. To evaluate the significance of certain parameters and settings a sensitivity analysis is performed. With the objective to evaluate if the existent STM controller can be modified to allow more rapid tuning a Two-Degree-Of-Freedom (2-DOF) controller, an Internal ModelControl (IMC) controller and a Self-Tuning Regulator (STR) are implemented and evaluated. The results show that the accuracy of the co-simulation model is sufficient to make it useful in the design and tuning of the STM and that the characteristics of the torsion bar, steering columnand steering wheel has a large impact on the system response. From the control investigation it can be concluded that the 2-DOF controller has the ability to simplify the tuning and slightly improve the performance, while the IMC controller decreases the performance and the STR suffers from implementation issues.Mycket forskning och utveckling inom fordonsindustrin i dag fokuserar på aktiv säkerhet och förarassistansfunktioner. På marknaden finns redan bilmodeller som har möjlighet att erbjuda autonom styrning och bakom nästa hörn står helt autonoma fordon. Styrfunktionaliteten refereras ofta till genom termen Lane Keeping och när dess funktion är verifierad för ett fordon måste den införas i efterföljande fordon så effektivt som möjligt. Aspekter såsom fordonsdynamik samt system- och komponentsvar skapar ett behov av inställning och anpassning för varje ny bilmodell. En mjukvarukomponent som i synnerhet är i behov av anpassning är funktionen som fastställer styrmomentbegäran som skickas till den elektriska styrservon (EPS). Denna komponent kallas för Steer-Torque-Manager (STM). I denna avhandling genomförs en undersökning om hur anpassningsbehovet av STM kan minskas med hjälp av modellbaserad utveckling och vilka kraven för detta är. För att uppnå detta utvärderas två virtuella bilmodeller, innehållande en modell över bilens styrsystem mot fysiska mätningar ifrån en Volvo XC90. Den första modellen är skapad i mjukvaran CarMaker och Simulink och den andra är en co-simulering mellan Adams och Simulink. För att utvärdera betydelsen av vissa parametrar och inställningar så genomförs en känslighetsanalys. I syfte att undersöka om den existerande STM regulatorn kan modifieras för att möjliggöra snabbare inställning, så har också en 2-DOF regulator, en IMC regulator och en självinställande regulator (STR) skapats och testats. Resultaten visar att noggrannheten hos co-simuleringsmodellen är tillräcklig för att göra den användbar i designen och inställningen av STM och att egenskaperna hos torsionsstaven, rattstången och ratten har en stor inverkan på systemdynamiken. Reglerundersökningen pekar på att 2-DOF regulatorn kan möjliggöra snabbare inställning och något förbättrad prestanda, medan IMC regulatorn försämrar prestandan och att STR lider av implementationssvårigheter