Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, einen Bremsvorgang eines Fahrzeugs ohne ABS zu simulieren. Dazu sollen zunächst theoretische Grundlagen zum Thema Modellbildung und Simulation, sowie zum Bremsvorgang ohne ABS erläutert werden. Hierzu gehört zum einen das Antiblockiersystem (ABS). Darauf aufbauend sollen wichtige Aspekte für das „sichere Fahren“ dargestellt werden, welche für die spätere Bearbeitung des Assignments von besonderer Bedeutung sein wird.
Nach erfolgter Kurzpräsentation des Themas in der Einleitung sowie der Zielsetzung im gleichnamigen Kapitel wird nun im folgenden Kapitel die Begriffe „Modellbildung“ und „Simulation“ kurz erklärt. Daraufhin wird in Kapitel 2.2 der Bremsvorgang ohne ABS vorgestellt. Hier werden unteranderem auf die Begriffe Bremsvorgang und Antiblockiersystem (kurz ABS genannt) eingegangen. Im Kapitel 2.3 wird definiert, was unter „Sicheres Autofahren“ zu verstehen ist. Die Modellierung und Simulation eines Bremsvorgangs ohne ABS stellt den Schwerpunkt dieser Arbeit da. Hierfür wird in Kapitel 3.1 zunächst die Bewegungsgleichung aufgestellt, welche als Grundlage für die Erstellung des Blockschaltbildes in Kapitel 3.2 dient. Nach Festlegung der Untersuchungseinheiten in Kapitel 3.3 kann in Kapitel 3.4 die eigentliche Simulation mit der Variation der Anfangsgeschwindigkeit und Fahrzeugmasse erfolgen. In Kapitel 3.5 erfolgt eine Schlussfolgerung der Simulationsergebnisse im Hinblick auf ein sicheres Fahren. Abgeschlossen wird das Assignment in Kapitel 4 mit einem Fazit inkl. einer kritischen Reflexion.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Ziel der Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Theoretische Grundlagen
2.1 Modellbildung und Simulation
2.2 Bremsvorgang eines Fahrzeugs ohne ABS
2.3 Sicheres Autofahren
3 Modellierung und Simulation eines Bremsvorgangs ohne ABS
3.1 Aufstellung der Bewegungsgleichung
3.2 Erstellung des Blockschaltbildes in Matlab-Simulink
3.3 Festlegung der Untersuchungseinheiten
3.4 Durchführung der Simulation
3.4.1 Veränderung der Fahrzeugmasse außerorts
3.4.2 Veränderung der Fahrzeugmasse innerhalb geschlossener Ortschaft
3.4.3 Veränderung der Fahrzeugmasse auf einer Autobahn
3.5 Schlussfolgerung der Simulationsergebnisse
4 Fazit
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit besteht in der Simulation des Bremsverhaltens eines Fahrzeugs ohne Antiblockiersystem (ABS), um den Einfluss von variierenden Fahrzeugmassen und unterschiedlichen Anfangsgeschwindigkeiten auf den Bremsweg zu analysieren. Dabei wird die theoretische Herleitung der Bewegungsgleichungen mit der praktischen Umsetzung in Matlab-Simulink verknüpft, um die physikalischen Zusammenhänge bei einer Vollbremsung zu verdeutlichen und wichtige Aspekte für die Verkehrssicherheit abzuleiten.
- Modellbildung und mathematische Simulation dynamischer Systeme
- Physikalische Grundlagen des Bremsvorgangs und der Reifenreibung
- Einfluss von Fahrzeugmasse und Geschwindigkeit auf den Bremsweg
- Vergleichende Analyse von Simulationen in verschiedenen Fahrszenarien
- Diskussion der Bedeutung von Fahrerassistenzsystemen für die Fahrsicherheit
Auszug aus dem Buch
3.1 Aufstellung der Bewegungsgleichung
Eine realistische Darstellung des Bremsvorgangs erfordert die Formulierung einer Bewegungsgleichung für die Räder und des Fahrzeugs selbst.
Bewegungsgleichung des Rades: Der Bremsvorgang wird der Einfachheit halber nur an einem Rad betrachtet. Dazu wird dieser freigeschnitten und liefert die entsprechenden Kräfte und Drehmomente (siehe Abbildung 1).
Der Drehwinkel des Rades φ ist die Koordinate zur Beschreibung der Raddrehbewegung. Die Winkelgeschwindigkeit ω des Rades rollt in positive Richtung, also nach rechts. Das auf die Bremsscheibe wirkende Bremsmoment M wirkt nach links. Die im Latsch erzeugte Reibungskraft F verlangsamt das Fahrzeug und verursacht ein Drehmoment M durch den Radradius r, die die Räder antreibt. Entgegen der positiv gewählten Richtung wird das d’Alembertsche Trägheitsmoment eingetragen. Die Bewegungsgleichung des Rades liefert das Momentengleichgewicht um den Radmittelpunkt.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Relevanz der Verkehrssicherheit ein und definiert das Ziel, einen Bremsvorgang ohne ABS zu simulieren.
2 Theoretische Grundlagen: Hier werden die methodischen Ansätze der Modellbildung und Simulation sowie die physikalischen Hintergründe des Bremsvorgangs und die Definition von „sicherem Autofahren“ dargelegt.
3 Modellierung und Simulation eines Bremsvorgangs ohne ABS: Dieser Hauptteil widmet sich der mathematischen Herleitung der Bewegungsgleichungen und der Durchführung der Simulationen in Matlab-Simulink unter Variation verschiedener Parameter.
4 Fazit: Das Fazit fasst die gewonnenen Erkenntnisse zusammen und reflektiert die Ergebnisse im Kontext der praktischen Fahrsicherheit.
Schlüsselwörter
Bremsvorgang, ABS, Modellbildung, Simulation, Matlab-Simulink, Fahrzeugmasse, Anfangsgeschwindigkeit, Bremsweg, Fahrsicherheit, Bewegungsgleichung, Reibungskraft, Schlupf, Verkehrssicherheit, Verzögerung, Kraftschlussausnutzung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der mathematischen Modellierung und rechnergestützten Simulation eines Bremsvorgangs bei einem Fahrzeug, das nicht über ein Antiblockiersystem (ABS) verfügt.
Welche Themenfelder stehen im Mittelpunkt?
Zentral sind die physikalische Beschreibung von Bremsvorgängen, die Anwendung von Simulationsmethoden mittels Matlab-Simulink sowie die Analyse von Sicherheitsaspekten im Straßenverkehr.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, durch gezielte Variation der Fahrzeugmasse und der Anfangsgeschwindigkeit zu verstehen, wie sich diese Parameter auf den Bremsweg und die Stabilität eines Fahrzeugs ohne ABS auswirken.
Welche wissenschaftliche Methode wird angewendet?
Es wird eine modellbasierte Simulation verwendet, bei der auf Basis physikalischer Bewegungsgleichungen ein Blockschaltbild in Matlab-Simulink erstellt und rechnerisch ausgewertet wird.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit der Aufstellung der notwendigen mathematischen Bewegungsgleichungen für das Rad und das Fahrzeug sowie der Durchführung und Interpretation von neun verschiedenen Simulationsszenarien.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Die Arbeit wird maßgeblich durch die Begriffe Bremsdynamik, Simulation, Schlupf, Bremsweg und Fahrsicherheit charakterisiert.
Warum spielt die Masse des Fahrzeugs eine so große Rolle für den Bremsweg?
Die Masse beeinflusst die Bewegungsenergie des Fahrzeugs; eine höhere Masse erfordert einen längeren Bremsweg, selbst wenn die Reibungsverhältnisse und der Schlupf im Modell kontrolliert werden.
Was passiert, wenn die Räder bei einer Vollbremsung blockieren?
Bei blockierenden Rädern steigt der Schlupf auf 100 %, wodurch die Seitenführungskraft verloren geht. Dies führt dazu, dass das Fahrzeug die Stabilität verliert und nicht mehr lenkbar ist.
Warum ist ein korrektes Verständnis des Anhaltewegs im Notfall so wichtig?
Das Wissen über den Anhalteweg ist essenziell für die Verkehrssicherheit, da es verdeutlicht, wie entscheidend die Reaktionszeit des Fahrers in Kombination mit der technischen Bremsleistung für die Unfallvermeidung ist.
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- Anonym (Author), 2022, Bremsvorgang ohne ABS, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1609264
