Verfahren und FahrdynamikregelSystem zum Stabilisieren eines Fahrzeuggespanns

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren eines aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger oder Auflieger bestehenden Fahrzeuggespanns. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrdynamikregelsystem zum Stabilisieren eines aus ei- nem Zugfahrzeug und einem Anhänger oder Auflieger bestehenden Fahrzeuggespanns, das zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.

Hintergrund und Stand der Technik

Fahrzeuggespanne, die aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger oder Auflieger bestehen, haben ab einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit ein instabiles Fahrverhalten. Oberhalb der Grenzgeschwindigkeit treten Schlingerbewegungen des An- hängers oder Aufliegers auf, deren Amplituden ansteigen. Besonders bei Autobahnfahrten erreichen Fahrzeuggespanne oftmals die Grenzgeschwindigkeit, so dass Schlingerbewegungen des Anhängers hervorgerufen werden, die zu teils schweren Unfällen führen. Grund hierfür ist, dass durchschnitt- lieh geübte Fahrzeugführer ein schlingerndes Gespann in der Regel nicht hinreichend stabilisieren können, da zur Stabilisierung ausgeführte Lenkbewegungen aufgrund der Reakti-

onszeit nicht in der erforderlichen Phasenbeziehung zu den Schlingerbewegungen stehen, so dass diese unter Umständen sogar verstärkt werden.

Zur Stabilisierung von Fahrzeuggespannen sind Fahrdynamik- regelsysteme bekannt, die Gierschwingungen des Gespanns robust erkennen und das Gespann durch fahrerunabhängige Bremseingriffe stabilisieren. Hierbei wird die Geschwindigkeit des Fahrzeuggespanns unter die Grenzgeschwindigkeit verringert. Ferner ist es bekannt, anhand von automatischen Lenkeingriffen, bei denen mittels eines Lenkungsaktuators fahrerunabhängig ein Lenkwinkel an den lenkbaren Rädern des Zugfahrzeugs eingestellt wird, oder anhand von Bremseingriffen ein Giermoment zu erzeugen, das die Gierschwingun- gen bedämpft. Das Giermoment wird insbesondere aus einer Regelabweichung zwischen einer erfassten Istgierrate und einer Referenzgierrate ermittelt, die üblicherweise anhand eines Fahrzeugmodells insbesondere aus einem den Fahrerrichtungswunsch repräsentierenden Lenkwinkelsignal berech- net wird.

Hierbei stellt sich jedoch das Problem, dass das in die Berechnung der Referenzgierrate eingehende Lenkwinkelsignal Signalschwingungen aufweisen kann, die auf die Schlingerbe- wegungen des Anhängers zurückführbar sind. Die Signalschwingungen können insbesondere durch Lenkbewegungen verursacht werden, die von dem Fahrer oder dem Lenkungs- aktuator zur Kompensation der Gierschwingungen des Gespanns ausgeführt werden. Dies kann zu Beeinträchtigungen der Fahrdynamikregelung und insbesondere zu fehlerhaften Eingriffen des Regelungssystems führen.

Darstellung der Erfindung

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässigere Fahrdynamikregelung zur Stabilisierung von Fahrzeuggespannen mit einem Zugfahrzeug und einem Anhänger oder Auflieger bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrich- tung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.

Demgemäß ist es vorgesehen, dass ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den folgenden Schritten durchgeführt wird:

- Erfassen eines Eingangssignals, das Signalschwingungen, die auf eine Schlingerbewegung des Anhängers oder Aufliegers zurückzuführen sind, wobei die Signalschwingungen einen Basisanteil des Eingangssignals überlagern,

- Berechnen eines Referenzsignals aus dem Eingangssignal, wobei die Berechnung derart vorgenommen wird, dass das Referenzsignal näherungsweise einem aus dem Basisanteil des Eingangssignals ermittelten Referenzsignal ent- spricht,

- Ermitteln einer Stellgröße in Abhängigkeit von einer Regelabweichung zwischen dem Referenzsignal und einem er- fassten Istsignal und

- Beeinflussen des Fahrzustands des Zugfahrzeugs nach Maßgabe der ermittelten Stellgröße.

Ferner wird ein Fahrdynamikregelsystem zum Stabilisieren eines aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger oder einem Auflieger bestehenden Fahrzeuggespanns bereitgestellt. Das Fahrdynamikregelsystem umfasst:

- einen Sensor, mit dem ein Eingangssignal erfassbar ist, das Signalschwingungen aufweist, die auf eine Schlingerbewegung des Anhängers oder Aufliegers zurückzuführen sind, wobei die Signalschwingungen einen Basisanteil des Eingangssignals überlagern,

- eine Berechnungseinrichtung, die zur Berechnung eines Referenzsignals aus dem Eingangssignal ausgebildet ist, wo- bei die Berechnung derart erfolgt, dass das Referenzsignal näherungsweise einem aus dem Basisanteil des Eingangssignals ermittelten Referenzsignal entspricht,

- eine Regeleinrichtung, in der eine Stellgröße in Abhän- gigkeit von einer Regelabweichung zwischen dem Referenzsignal und einem erfassten Istsignal ermittelbar ist und

- einen Aktuator, mit dem ein Fahrzustand des Zugfahrzeugs nach Maßgabe der ermittelten Stellgröße beeinflussbar ist.

Vorteilhaft geht die Erfindung davon aus, dass das Eingangssignal einen Schwingungsanteil aufweist, der auf Schlingerbewegungen des Anhängers oder Aufliegers zurückzu- führen ist, und ferner einen Basisanteil enthält, der mit dem eigentlichen Kurs des Fahrzeugs verknüpft ist. Anhand dieses Eingangssignals wird die Berechnung des Referenzsig-

nals dann so vorgenommen, das dieses näherungsweise einem aus dem Basisanteil des Eingangssignals ermittelten Referenzsignal entspricht. Hierdurch wird ein Referenzsignal erhalten, das den gewünschten eigentlichen Kurs des Fahr- zeugs widerspiegelt. Auf der Grundlage dieses Referenzsignals kann dann zuverlässig eine Fahrdynamikregelung vorgenommen werden.

Unter den Signalschwingungen sind im Rahmen der Erfindung Schwingungsanteile des Eingangssignals zu verstehen, die unmittelbar oder mittelbar auf die Schlingerbewegungen des Abhängers oder Aufliegers zurückführbar sind. So beispielsweise beeinflussen die Schlingerbewegungen des Anhängers die Gierrate des Fahrzeugs als mögliches Eingangssignal un- mittelbar. Eine mittelbare Beeinflussung erfolgt beispielsweise im Hinblick auf den Lenkwinkel, wenn der Lenkbewegungen zum Kompensieren der Gierschwingungen des Fahrzeuggespanns ausgeführt werden. Der von den Schwingungen überlagerte Basisanteil ist der übrige Anteil des Eingangssignal, der insbesondere den Kurs des Fahrzeugs bzw. den von dem Fahrer gewünschten Kurs widerspiegelt. Dieser Anteil kann auch den Wert 0 haben, wenn das Fahrzeug beispielsweise geradeaus fährt.

In einer Ausführungsform des Verfahrens und des Fahrdyna- mikregelsystems ist es vorgesehen, dass aus dem Eingangssignal in einem Korrektionsschritt ein Zwischensignal berechnet wird, das näherungsweise dem Basisanteil des Eingangssignals entspricht, und dass das Zwischensignal für die Bestimmung des Referenzsignals herangezogen wird.

Da das Zwischensignal zumindest näherungsweise dem Basisanteil des Eingangssignals entspricht, kann das Referenzsignal in dieser Ausführungsform aus einem modifizierten Eingangssignal bestimmt werden. D.h., bei der Berechnung des Referenzsignals ist gegenüber der herkömmlichen Berechnung lediglich ein zusätzlicher Signalverarbeitungsschritt notwendig, in dem das Zwischensignal ermittelt wird.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens und des Fahrdynamikregel- Systems sieht vor, dass es sich bei dem Referenzsignal um ein Referenzgierratensignal und bei dem Istsignal um ein mittels eines Gierratensensor erfasstes Istgierratensignal handelt .

Vorteilhaft wird bei dieser Ausgestaltung eine Referenzgierrate berechnet, auf deren Grundlage die Stabilisierung des Fahrzeuggespanns erfolgt.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens und des Fahrdynamikregel- Systems beinhaltet weiterhin, dass das Referenzsignal anhand eines Fahrzeugmodells in Abhängigkeit von dem Zwischensignal berechnet wird.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens und des Fahrdyna- mikregelsystems ist es vorgesehen, dass es sich bei dem Eingangssignal um ein mittels eines Lenkwinkelsensors erfasstes Lenkwinkelsignal handelt.

Damit kann ein Referenzgierratensignal bei der Erfindung in gewohnter Weise aus dem Lenkwinkelsignal ermittelt werden, das einen Schwingungsanteil aufweist, der insbesondere auf

Lenkbewegungen zur Kompensation der Gierschwingungen des

Gespanns zurückzuführen ist. Hierbei wird der das Lenkwinkelsignal um diesen Schwingungsanteil bereinigt.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens und des Fahrdyna- mikregelsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal dem Istsignal und das Zwischensignal dem Referenzsignal entspricht.

Insbesondere kann das Referenzgierratensignal bei dieser Ausgestaltung in dem zuvor genannten Korrektionsschritt direkt aus dem erfassten Gierratensignal ermittelt werden, ohne dass eine Modellrechnung erfolgt.

Die Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass die Regelabweichung zwischen dem Referenzsignal und dem Istsignal genau dem auf die Schlingerbewegungen des Anhängers oder Aufliegers zurückführbaren Schwingungsanteil des Eingangssignals entspricht.

Eine Weiterbildung des Verfahrens und des Fahrdynamikregel- systems zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Korrektionsschritt Mittelwerte aufeinanderfolgender Extremwerte des Eingangssignals gebildet werden, und dass das Zwischensignal nach Maßgabe der Mittelwerte bestimmt wird.

Der auf den Kurswunsch zurückführbare Basisanteil des Referenzsignals wird bei dieser Weiterbildung vorteilhaft anhand von Mittelwerten aufeinanderfolgender Extrema des Eingangssignals bestimmt. Durch diese Mittelwertbildung werden die Signalschwingungen aus dem Eingangssignal herausgerechnet .

Allerdings vergeht zwischen dem Auftreten von zwei aufeinanderfolgenden Extrema des Eingangssignals in der Regel eine gewisse Zeitspanne.

Daher sieht eine Ausführungsform des Verfahrens und des Fahrdynamikregelsystems vor, dass das Zwischensignal oder das Referenzsignal in einem Zeitpunkt anhand eines Extrapolationsverfahrens aus vor dem Zeitpunkt gebildeten Mittelwerten bestimmt wird.

Hierdurch kann das von den Signalschwingungen bereinigte Zwischensignal auch zwischen dem Auftreten von zwei Extrema des Eingangssignals realistisch bestimmt werden. Insbesondere können zwischen dem Auftreten von zwei Extrema statt- findende Signaländerungen auf diese Weise berücksichtigt werden .

Weiterhin beinhaltet eines Ausgestaltung des Verfahrens und des Fahrdynamikregelsystems, dass die Mittelwerte bei dem Extrapolationsverfahren mit einem Gewichtungsfaktor versehen werden, der für weiter zurückliegend gebildete Mittelwerte geringer ist, als für näher zurückliegend bestimmte Mittelwerte.

Hierdurch kann die Extrapolationsgüte weiter verbessert werden .

Ferner ist eine Weiterbildung des Verfahrens und des Fahrdynamikregelsystems dadurch gekennzeichnet, dass das Zwi- schensignal mittels eines modellbasierten Filters aus den Mittelwerten bestimmt wird.

Das modellbasierte Filter erlaubt dabei aufgrund seiner umfangreichen Parametrierbarkeit in der Regel eine besonders flexible Einstellung, in welchem Maße das Zwischensignal an das Eingangssignal angenähert werden soll.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Eingangssignal als Steuerungsgroße und das Zwischensignal als Modellausgangs- große innerhalb des dem Filter zugrunde liegenden Modells berücksichtigt wird.

Unter der Modellausgangsgroße wird dabei die Ausgangsgroße des dem Filter zugrunde liegenden Modells verstanden, bei der es sich in der Regel um eine Zustandsgroße des model- lierten Systems handelt. Als Steuerungsgroße wird hier insbesondere die Große verstanden, die den Steuereingang des Modells darstellt.

Bei einer Ausfuhrungsform des Verfahrens und der Vorrich- tung ist es vorgesehen, dass es sich bei dem Filter um ein Kaiman-Filter handelt.

Ferner sieht eine Ausfuhrungsform des Verfahrens und der Vorrichtung vor, dass es sich bei der Stellgroße um ein Lenkmoment handelt, mit dem eine von dem Fahrer bedienbare Lenkhandhabe beaufschlagt wird, um den Fahrzustand des Fahrzeugs zu beeinflussen. Eine weitere Ausfuhrungsform des Verfahrens und der Vorrichtung sieht vor, dass es sich bei der Stellgroße um ein Zusatzlenkwinkel handelt, mit dem ei- ne Lenkung (Uberlagerungslenkung, elektrohydraulische oder elektrische Lenkung) steuerbar ist, um den Fahrzustand des Fahrzeugs zu beeinflussen.

Die Erfindung ermöglicht insbesondere bei dieser Ausführungsform eine stabile Regelung. Hier kann nämlich das Problem auftreten, dass aufgrund des Lenkmoments, mit dem die Lenkhandhabe beaufschlagt wird, ein Lenkwinkel zur Kompensation der Gespannschwingungen eingestellt wird, der er- fasst und zur Bildung der Referenzgierrate herangezogen wird. Hierdurch würde die in der Regeleinrichtung ermittelte Stellgröße selbst zur Bestimmung der Referenzgröße herangezogen, was in der Regel zu einer instabilen Regelung führt. Da die Referenzgierrate bei der Erfindung jedoch so berechnet wird, dass sie den Schwingungsanteil, der aufgrund des die Gespannschwingungen kompensierenden Schwingungsanteils des Lenkwinkels entsteht, nicht enthält, tre- ten derartige Instabilitäten bei der Erfindung nicht auf.

Darüber hinaus wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das einen Algorithmus definiert, der ein Verfahren der zuvor dargestellten Art umfasst.

Diese und andere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung werden auch anhand der Ausführungsbeispiele deutlich und im Hinblick auf die Ausführungsbeispiele nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.

Kurze Beschreibung der Figuren

Von den Figuren zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Regelungssystems in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 ein Diagramm mit einer Darstellung des Verlaufs einer Gierrate während eines Fahrmanövers eines Zugfahrzeugs mit und ohne schlingernden Anhänger,

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Berechnungseinheit des Regelungssystems in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 4 ein Blockdiagramm der Berechnungseinheit des Rege- lungssystems in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 5 ein Diagramm, in dem die Ermittlung eines von Schwingungen bereinigten Signals aus einem schwingenden Signal veranschaulicht ist.

Darstellung von Ausführungsbeispielen

In Figur 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Regelungssystem zur Stabilisierung eines Fahrzeuggespanns in einer ersten Ausführungsform gezeigt. Das Fahrzeuggespann umfasst beispielsweise ein zweiachsiges, vierrädriges Zugfahrzeug mit lenkbaren Vorderrädern sowie einen an das Zugfahrzeug gekoppelten Anhänger. Das Regelungssystem enthält eine Aktivierungseinrichtung 101, in der in einer dem Fach- mann grundsätzlich bekannten Weise Schlingerbewegungen des Anhängers erkannt werden. Die Schlingerbewegungen des Anhängers führen zu harmonischen Signalschwingungen des Istgierratensignals ψ _mes und eines Querbeschleunigungssig- nals. Die Frequenzen dieser Signalschwingungen liegen typi- scherweise zwischen ungefähr 0,5 Hz und 1,5 Hz. Zur Erkennung von Schlingerbewegungen können daher harmonische Schwingungen mit derartigen Frequenzen in den erfassten

Signalen identifiziert werden, wobei in Figur Ia beispielhaft nur die Auswertung des Istgierratensignals ψ _mes dargestellt ist. Die Erfassung dieses Signals erfolgt mittels eines in der Figur nicht dargestellten Gierratensensors. Das Querbeschleunigungssignal, das zusätzlich oder alternativ berücksichtigt werden kann, kann mittels eines in der Figur ebenfalls nicht darstellten Querbeschleunigungs- sensors erfasst werden.

Wird in der Aktivierungseinrichtung 101 eine Schlingerbewegung des Anhängers festgestellt, so wird eine Regeleinrichtung 102 aktiviert, in der aus einer Regelabweichung δψ _rra!ter zwischen einem Referenzgierratensignal ψ _{ref korr} und dem Ist- gierratensignal ψ _mes eine Stellgröße berechnet wird, nach deren Maßgabe das Fahrverhalten des Zugfahrzeugs bzw. des Gespanns mittels eines Aktuators beeinflussbar ist. Der Aktivierungsmechanismus ist in Figur 1 schematisch anhand des Schalters 105 dargestellt. Die Regeleinrichtung 102 enthält in der dargestellten Ausführungsform einen adaptiven Pro- portional-Differenzial-Regler (PD-Regler) , dessen Reglerparameter insbesondere an die beispielsweise aus den Signalen von Raddrehzahlsensoren ermittelbare Fahrzeuggeschwindigkeit v, die mittels des Querbeschleunigungssensors erfass- te Querbeschleunigung a _y sowie einen anhand von gemessenen Größen ermittelten Schätzwert für den Schwimmwinkel ß des Zugfahrzeugs adaptierbar sind. Bei der beispielhaft dargestellten Ausgestaltung des Regelungssystems handelt es sich bei der Reglerausgangsgröße um einen Zusatzlenkwinkel δδ , dessen Einstellung an den lenkbaren Rädern des Zugfahrzeugs zu einer Stabilisierung des Gespanns bzw. dem Aufbau eines die Gierschwingungen kompensierenden Giermoments führt.

Der Zusatzlenkwinkel δδ wird in einer Ausfuhrungsform mittels eines Lenkungsaktuators an den lenkbaren Radern des Fahrzeugs eingestellt. Dabei wird der von dem Fahrer eingestellte Lenkwinkel mit dem Zusatzlenkwinkel überlagert, so dass sich an den lenkbaren Radern ein Lenkwinkel ergibt, welcher der Summe aus dem Fahrerlenkwinkel und dem Zusatzlenkwinkel ergibt. Als Aktuator kann in dieser Ausfuhrungsform beispielsweise eine sogenannte Uberlagerungslenkung eingesetzt werden. In einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung wird mittels eines Aktuators ein Lenkmoment in den Lenkstrang des Zugfahrzeugs eingesteuert, mit dem insbesondere die von dem Fahrer bediente Lenkhandhabe beaufschlagt wird. Anhand dieses Lenkmoments erhalt der Fahrer des Zugfahrzeugs eine Empfehlung zur Ausfuhrung von stabi- lisierenden Lenkbewegungen. Wie in Figur 2 dargestellt, wird das Lenkmoment AM in einer Momentenberechnungs- einrichtung 201 aus dem Zusatzlenkwinkel δδ ermittelt. Neben dem Zusatzlenkwinkel δδ wird bei der Ermittlung des Lenkmoments AM vorzugsweise auch der an den lenkbaren Ra- dern eingestellte Lenkwinkel δ _H berücksichtigt. Ferner erfolgt die Ermittlung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v, der Querbeschleunigung a und dem Schwimmwinkel ß . Die Einbeziehung des Schwimmwinkels ist denkbar, aber nicht notwendig. Der Aktuator zur Einsteue- rung des Lenkmoments AM in den Lenkstrang ist beispielsweise als elektronische Servolenkung ausgebildet, die eine Schnittstelle zur externen Ansteuerung mittels der Regeleinrichtung 102 aufweist.

In noch weiteren Ausfuhrungsformen können auch Bremseneingriffe zur Stabilisierung des Gespanns mittels eines Brem- senaktuators vorgenommen werden. In diesem Fall handelt es

sich bei der Reglerausgangsgröße vorzugsweise um ein Giermoment, das zur Berechnung von radindividuellen Bremskräften herangezogen wird, die dann mittels des Bremsen- aktuators eingestellt werden.

Die Referenzgierrate ψ _re/jforr wird bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform des Regelungssystems innerhalb der Berechnungseinrichtung 104 anhand eines Fahrzeugmodells insbesondere aus dem Lenkwinkelsignal δ _H ermittelt. Dieses gibt den Lenkwinkel an, der an den lenkbaren Rädern des Zugfahrzeugs bzw. an einem Lenkrad von dem Fahrer eingestellt worden ist, und wird mittels eines Lenkwinkelsensors erfasst. Ferner können weitere Eingangsgrößen, wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit v, zur Berechnung der Referenzgierrate ψ _re/jforr herangezogen werden. Als Fahrzeugmodell kann ein dem Fachmann grundsätzlich bekanntes Modell, wie beispielsweise ein lineares Einspurmodell des Zugfahrzeugs, verwendet werden.

Schwingungen des Fahrzeuggespanns, die aus Schlingerbewegungen des Anhängers resultieren, spiegeln sich in der Regel auch in dem Lenkwinkelsignal δ _H wider. Insbesondere ist dies der Fall, wenn zur Stabilisierung des Gespanns ein Lenkmoment in den Lenkstrang des Zugfahrzeugs eingeprägt wird. Dieses Lenkmoment weist zur Bedämpfung der Schwingungen ebenfalls einen periodisch schwingenden Verlauf auf, der im Wesentlichen gegenphasig zu den Gierschwingungen des Gespanns ist. Dabei ist die Phasenbeziehung der Lenkmoment- Anhängerschwingung aktuatorabhängig (Trägheiten in der Len- kung) . Wichtig ist der Phasenverlauf zum resultierenden Lenkwinkel am Rad. Dieser ist dann in der Tat näherungsweise gegenphasig zur Schwingung. Da aufgrund des Lenkmoments

Lenkbewegungen durchgeführt werden, weist das Lenkwinkelsignal δ _H gleichfalls Schwingungen auf. Wurde unter Zugrundelegung dieses Lenkwinkelsignals ein Referenzgierra- tensignal anhand eines Fahrzeugmodells berechnet, so wurden sich diese Schwingungen ebenfalls in dem Referenzgierraten- signal wiederfinden, das damit nicht als Referenzsignal für eine Regelung einsetzbar bzw. auf Grund der Ruckkopplung der Stellgroße auf das Referenzsignal zu einer instabilen Regelung fuhren wurde.

Die Erfindung geht davon aus, dass die von den Gespannschwingungen beeinflussten Fahrzeuggroßen einen Schwingungsanteil aufweisen, der auf Gespannschwingungen zurückzuführen ist. Dieser Schwingungsteil überlagert einen Ba- sisanteil, der lediglich durch den eigentlichen Kurs des Fahrzeugs bzw. von dem durch den Fahrer gewünschten Kurs des Fahrzeugs beeinflusst ist. Zur Veranschaulichung ist in Figur 3 beispielhaft der zeitliche Verlauf der gemessenen Gierrate ψ _mes eines Zugfahrzeugs dargestellt, in dem die durch die Gespannschwingungen verursachten Schwingungen zu erkennen sind. Das Istgierratensignal ψ _mes ergibt sich dabei aus einer überlagerung zwischen einem durch die Gespannschwingungen bestimmten Schwingungsanteil und einem Basisanteil, der den Kurs des Fahrzeugs widerspiegelt. Die- ser Anteil ist anhand der Kurve ψ _Basιs in Figur 3 veranschaulicht. Insbesondere bei der Ausfuhrungsform der Erfindung, bei der ein Lenkmoment in den Lenkstrang eingesteuert wird, hat das gemessene Lenkwinkelsignal grundsatzlich einen ahnlichen schwingenden Verlauf wie das Istgierratensignal ψ _mes i bei dem ein Schwingungsanteil einen Basisanteil über ^¬ lagert, der dem Kurswunsch des Fahrers entspricht.

In der Berechnungseinrichtung 104 wird daher ein Referenz- gierratensignal ψ _{ref korr} ermittelt, das dem entsprechenden Basisanteil einer Referenzgierrate entspricht. In Figur 4 ist eine Ausfuhrungsform der Berechnungseinrichtung 104 an- hand eines schematischen Blockdiagramms dargestellt. Das Lenkwinkelsignal δ _H wird bei dieser Ausfuhrungsform einem Block 401 zugeführt. In dem Block 401 wird aus dem Lenkwinkelsignal in einer noch zu beschreibenden Weise ein Zwischensignal δ _Hkorr berechnet, das die Schwingungsanteile des Lenkwinkelsignals δ _H nicht aufweist, und naherungsweise dem Basisanteil des Lenkwinkelsignals δ _H entspricht, das den Richtungswunsch des Fahrers repräsentiert. Das Zwischensignal δ _Hkorr wird dann in dem Block 402 zur Berechnung des Referenzgierratensignals ψ _{ref korr} anhand des Fahrzeugmo- dells herangezogen.

In Figur 5 ist eine weitere Ausfuhrungsform des Regelungssystems dargestellt, bei der das Referenzgierratensignal ψ _{ref korr} i ⁿ einer Berechnungseinrichtung 501 aus dem gemesse- nen Istgierratensignal ψ _mes berechnet wird. In einer noch zu beschreibenden Weise wird dabei in der Berechnungseinrichtung 501 aus dem Schwingungsanteile aufweisenden Istgierratensignal ψ _mes das Referenzgierratensignal ψ _{ref korr} berechnet, das die Schwingungsanteile nicht enthalt und so- mit dem Basisanteil des Istgierratensignals ψ _mes entspricht. Im übrigen entspricht das Regelungssystem dem in Figur 1 dargestellten System. Das Referenzgierratensignal entspricht in dieser Ausfuhrungsform somit dem Basisanteil des Istgierratensignals ψ _mes . Dabei wird davon ausgegangen, dass sich das Fahrzeuggespann bis auf die auftretenden Gierschwingungen stabil bewegt. Der Vorteil dieser Ausfuh-

rungsform liegt darin begründet, dass die Regelabweichung fi _rm i _er 9 ^enau die Gierschwingungen des Gespanns wiedergibt.

Anhand von Figur 6 wird im Folgenden ein bevorzugtes Be- rechnungsverfahren beschrieben, mit dem überlagernde Signalschwingungen aus dem Lenkwinkelsignal δ _H oder dem Ist- gierratensignal ψ _mes herausgerechnet werden können und das entsprechende Basissignal geschätzt werden kann. In Figur 5 ist dazu beispielhaft ein erstes, einen Schwingungsanteil aufweisendes Signal Y dargestellt, bei dem es sich etwa um das Lenkwinkelsignal δ _H oder das Istgierratensignal ψ _mes handeln kann. Die Schwingungen des Signals Y überlagern ein Basissignal Y _Basιs , das ebenfalls in Figur 6 dargestellt ist. Zur näherungsweisen Berechnung des Basissignals Y _Basιs durch das korrigierte Signal Y _korr werden jeweils aufeinanderfolgende lokale Extrema des Signals erfasst, wobei in der Figur beispielhaft insbesondere der lokale Minimalwert Y _1-1 in dem Zeitpunkt t _ι _ _ι und der folgende lokale Maximalwert Y ₁ in dem Zeitpunkt I ₁ eingezeichnet sind. Für ein Paar mit zwei aufeinanderfolgenden lokalen Extremwerten des Signals wird dann ein Mittelwert gebildet, wobei in der Figur beispielhaft insbesondere der Mittelwert

— Y +Y

des lokalen Minimalwerts Y _1-1 und des lokalen Maximalwerts Y ₁ eingezeichnet ist. Der Mittelwert stellt dabei einen Wert des korrigierten Signals Y _korr dar. In der beispielhaft dargestellten Ausgestaltung wird der Mittelwert als Wert des Signals Y _korr in dem Zeitpunkt des Auftretens des zweiten lokalen Extremums eines Paares aufeinanderfolgender Ex- trema gesetzt, so dass für das Signal Y _korr insbesondere in dem Zeitpunkt t _t der Signalwert Y _t _ _u gesetzt wird. Grund-

sätzlich kann der Mittelwert jedoch als Signalwert in einem beliebigen Zeitpunkt zwischen dem Auftreten von zwei aufeinanderfolgenden lokalen Extrema gesetzt werden.

Das zweite lokale Extremum eines Paares stellt weiterhin das erste lokale Extremum eines nachfolgenden Paares lokaler Extremwerte dar, aus dem dann in der zuvor beschriebenen Weise wiederum ein Signalwert für das zu berechnende Signal Y _korr bestimmt wird. D.h. beispielsweise, dass der lokale Maximalwert Y ₁ in dem Zeitpunkt I ₁ das erste lokale Extremum eines Paares bildet, das zudem den Minimalwert Y ₁₊₁ im Zeitpunkt t _ι+ι umfasst. Der Mittelwert

- Y +Y ^y -^f^ ⁽ 2 ⁾ stellt somit einen weiteren Signalwert des korrigierten Si- gnals Y _korr dar, der bei der dargestellten Ausführungsform für den Zeitpunkt t _ι+ι gesetzt wird. Somit werden aus Paaren aufeinanderfolgender Extrema des Signals Y fortlaufend Stützpunkte für das Signal Y _korr berechnet.

Nach der Berechnung eines Stützpunktes und bis zur Berechnung des nächsten Stützpunktes wird das Signal Y _korr vorzugsweise anhand der zuvor bereits ermittelten Stützpunkte extrapoliert. Hierbei werden Parameter einer Funktion, wie beispielsweise eines Polynoms einer bestimmten Ordnung, anhand der zuvor ermittelten Stützpunkte bestimmt. Der Signalwert in einem Zeitpunkt nach der Berechnung des vorhergehenden Stützpunktes ergibt sich dann als Funktionswert der ermittelten Funktion. Bei der Bestimmung der Parameter wird zudem vorzugsweise ein Gewichtungsfaktor eingesetzt,

der weiter zurückliegenden Stutzpunkten ein geringeres Gewicht gibt als naher zurückliegenden. Durch einen derartigen Gewichtungsfaktor, der oft auch als "Vergessensfaktor" bezeichnet wird, werden weiter zurückliegende Stutzpunkte bei der Extrapolation weniger stark berücksichtigt. Gleichzeitig erfolgt eine stärkere Berücksichtigung des ursprunglichen Signals Y .

In einer weiteren Ausfuhrungsform, die sich insbesondere zur direkten Bestimmung des Referenzgierratensignals ψ _{ref korr} aus dem Istgierratensignal ψ _mes eignet, erfolgt die Berechnung des korrigierten Signals mittels eines Kaiman-Filters auf der Grundlage eines Einspurmodells des Fahrzeugs, das durch ein PDT ₂ - oder PT ₂ ~Ubertragungsverhalten charakteri- siert ist. Bekanntermaßen umfasst der Kalman-Filter- Algorithmus in jedem Berechnungszyklus im Allgemeinen einen Pradiktionsschritt und einen Korrekturschritt. Im Zyklus k wird innerhalb des Pradiktionsschritts eine Schätzung x _k ^~ eines Zustands aus der im vorausgegangenen Zyklus k —l er- mittelten Zustandsschatzung x _k _ _x sowie dem Wert eines Steuereingang u _k im Zeitpunkt k berechnet:

Mit A ist hier die Systemmatrix bezeichnet, die das Uber- tragungsverhalten des Systems wiedergibt. Im Rahmen der Er- findung wird beispielsweise ein Einspurmodell des Fahrzeugs mit einem PDT ₂ ~Ubertragungsverhalten oder ein Modell mit einem PT ₂ ~Verhalten angenommen. Das Ubertragungsverhalten legt die Struktur der Matrix A fest. Die konkreten Werte von in der Matrix enthaltenden Parametern müssen an das je- weilige Fahrzeug angepasst werden, was etwa im Rahmen von Fahrversuchen vorgenommen werden kann. Dem zu schatzenden Systemzustand entspricht im Rahmen der Erfindung das korri-

gierte Signal Y _korr . Bei der Zustandsgieichung handelt es sich aufgrund des Ubertragungsverhaltens um eine Differenzengleichung zweiter Ordnung für die eindimensionale Zu- standsgroße, die nach einem dem Fachmann grundsatzlich be- kannten Verfahren in ein Gleichungssystem erster Ordnung überfuhrt wird. Der Zustandsvektor enthalt dabei neben dem Signalwert Y _korr (k) im Zeitpunkt k auch den Signalwert im Zeitpunkt k —l . Die Zustandsvektoren in Gleichung (3) sind daher zweidimensional; bei der Matrix A handelt es sich um eine 2x2-Matrix. Als Steuereingang u _k wird das gemessene Signal Y verwendet. Neben der Schätzung des Systemzustands wird in dem Pradiktionsschritt ferner eine Vorhersage P _k ^~ für den Schatzfehler aus dem Schatzfehler P _k _ _x des vorausgegangenen Zyklus anhand der Gleichung P ^~ =AP _k _ _λ A ^τ +Q (4) ermittelt, wobei die Matrix Q das Systemrauschen beschreibt und in geeigneter Weise gewählt wird.

Im Korrekturschritt des Kalman-Filter-Algorithmus wird zu- nächst die so genannte Kalmanverstarkung K _k anhand von

berechnet, wobei die Matrix H den Zusammenhang zwischen den Messgroßen und den betrachteten Zustandsgroßen und die Matrix R das Messrauschen angibt. Als Messgroßen werden hier die in der zuvor beschriebenen Weise bestimmten Mittelwerte der Extrema des Signals Y verwendet, so dass die Matrix H dem Einheitselement entspricht. Die Matrix R wird in geeigneter Weise gewählt.

Weiterhin wird im Korrekturschritt der aktuelle Schatzwert x _k des Zustands anhand der Gleichung

berechnet, wobei die Messgröße y _k dem im Zyklus k bestimmten Mittelwert entspricht. Zudem wird in dem Korrekturschritt die im Prädiktionsschritt des nachfolgenden Zyklus zu verwendende Fehler-Kovarianzmatrix P _k durch

P _k ={\-K _k H)p- [I)

berechnet .

Mittels des dargestellten Kaiman-Filters kann somit nähe- rungsweise eine von den Signalschwingungen des Eingangssignals Y bereinigtes Basissignal Y _korr bestimmt werden. Das Kaiman-Filter hat gegenüber einer Extrapolation den Vorteil, dass anhand einer entsprechenden Wahl des Messrauschens (Matrix R) und des Systemrauschens (Matrix Q) be- sonders flexibel eingestellt werden kann, in welchem Maße das Signal Y _korr dem gemessenen Signal Y angeglichen werden soll. Zusätzlich kann im Kaiman-Filter eine zeitliche Gewichtung der Mittelwerte in Form eines Vergessensfaktors vorgesehen werden. Das Kaiman-Filter eignet sich wie be- reits erwähnt insbesondere dazu, das Referenzgierratensig- nal Y _korr =ψ _re/jforr direkt aus dem Istgierrensignal Y =ψ _mes zu bestimmen .

Die Erfindung stellt ein Regelungssystem bereit, mit dem ein Fahrzeuggespann bei Schlingerbewegungen des Anhängers oder Aufliegers durch Eingriffe in das Lenksystem oder durch radindividuelle Bremseingriffe stabilisiert werden kann. Da die Gespannschwingungen oberhalb einer bestimmten

Grenzgeschwindigkeit auftreten, ist es überdies in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Geschwindigkeit des

Gespanns bei auftretenden Gespannschwingungen durch Brem-

seneingriffe unter die Grenzgeschwindigkeit gesenkt wird, um eine nachhaltige Stabilisierung zu erreichen. Derartige Bremseneingriffe können insbesondere dann vorgenommen werden, wenn trotz stabilisierender Eingriffe in das Lenksys- tem weiterhin Gierschwingungen des Gespanns festgestellt werden .