Ziel dieses Assignments ist es die Auswirkungen unterschiedlicher Fahrzeugmassen und Ausgangsgeschwindigkeiten auf eine Vollbremsung mit einem Fahrzeug ohne ABS zu untersuchen. Dabei soll simuliert werden, wie sich die Fahrzeug- und Rädergeschwindigkeiten in Abhängigkeit der geänderten Parameter verhalten, um so eine Aussage über sicheres Fahren treffen zu können.
Um dieses Ziel zu erreichen werden zunächst in Kapitel II grundlegende Begriffe wie Modell, Modellbildung und Simulation erläutert. Anschließend wird an dem Anwendungsbeispiel des Bremsvorganges ohne ABS zunächst das Modell und dessen Zweck beschrieben und anschließend in ein mathematisches Modell überführt.
In Kapitel III wird das mathematische Modell genutzt, um das für die anschließende Simulation benötigte Blockschaltbild mit der Software MATLAB Simulink® zu entwerfen. Nach der Aufstellung des Blockschaltbildes werden insgesamt fünf Parametervarianten festgelegt und die Simulation für jede Variante durchgeführt. Die Ergebnisse der Simulationen werden anschließend auf Basis des Wissens über die jeweils geänderten Parameter beschrieben und gedeutet.
Simulationen begegnet man im Alltag relativ häufig, manchmal bewusst, aber oftmals auch unbewusst. Ein Beispiel für die bewusste Wahrnehmung einer Simulation ist die Wettervorhersage. Sie dient als Hilfsmittel um die eintretende Realität abzubilden und dient dabei gleichzeitig auch als möglicher Warnindikator. Ob die Ereignisse wie simuliert eintreten, ist dabei natürlich nicht garantiert, eine 100%ige Sicherheit gibt es bei Simulationen nicht.
Doch wo verwenden wir weitere Simulationen? Eigentlich ist die Frage ganz leicht zu beantworten. Jedes Mal, wenn man sich in seinen Gedanken Pläne zurechtlegt und diese ‚durchdenkt‘, simuliert man . D.h. man diskutiert (mit sich selbst oder Dritten), ob diese Pläne in die Tat umgesetzt, verändert oder verworfen werden sollen und zwar abhängig von dem simulierten Ergebnis.
Nichts anderes macht eine Simulation in der Technik und/oder Entwicklungsprozessen. Man stellt sich die Frage ‚was-wäre-wenn‘ und simuliert das Ergebnis, um unerwünschte Folgen in der Realität zu vermeiden. Denn negative Ergebnisse in Simulationen können leicht behoben werden, in der Realität kann es jedoch schwerwiegende Folgen haben.
Inhaltsverzeichnis
I. Einleitung
II. Grundlagen
1. Modellbildung und Simulation
2.1 Modellbeschreibung und Zweck
2.2 Aufstellen der Bewegungsgleichungen
III. Simulation des Bremsvorgangs ohne ABS
1. Generierung des Blockschaltbildes
2. Simulationen mit MATLAB Simulink ®
2.1 Parametervariante 1
2.2 Parametervariante 2
2.3 Parametervariante 3
2.4 Parametervariante 4
2.5 Parametervariante 5
3. Diskussion der Ergebnisse
IV. Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Auswirkungen unterschiedlicher Fahrzeugmassen und Ausgangsgeschwindigkeiten auf den Bremsvorgang eines PKW ohne Antiblockiersystem (ABS), um durch entsprechende Simulationen Erkenntnisse über die Fahrsicherheit zu gewinnen.
- Grundlagen der Modellbildung und Simulation
- Erstellung eines mathematischen Modells für den Bremsvorgang
- Implementierung in MATLAB Simulink
- Analyse verschiedener Parametervarianten bezüglich Masse und Geschwindigkeit
- Diskussion des Bremsverhaltens und der Radblockierung
Auszug aus dem Buch
2.1 Modellbeschreibung und Zweck
In diesem Abschnitt wird das benötigte Modell beschrieben, um im Zuge der Modellbildung die Anforderungen in mathematische Gleichungen überführen zu können. Das zu erstellende Modell stellt den Bremsvorgang eines PKW ohne ABS bei einer Vollbremsung dar. Dabei wird untersucht, welchen Einfluss unterschiedliche Fahrzeugmassen und Ausgangsgeschwindigkeiten auf die Rad- und Fahrzeuggeschwindigkeiten haben.
Damit ist der Zweck des Modells definiert. Um das Modell so detailliert wie nötig und so einfach wie möglich zu halten, werden im nächsten Schritt die mathematischen Gleichungen aufgestellt. Die für den Zweck irrelevanten Parameter wie Steigungen oder unterschiedliche Reibkräfte aufgrund von Wetterverhältnissen können vernachlässigt werden bzw. werden nicht betrachtet.
Zusammenfassung der Kapitel
I. Einleitung: Einführung in die Thematik der Simulationen als Hilfsmittel zur Risikominimierung und Definition der Zielsetzung dieser Arbeit.
II. Grundlagen: Erläuterung der theoretischen Konzepte hinter Modellbildung und Simulation sowie die mathematische Herleitung der Bewegungsgleichungen für Fahrzeug und Rad.
III. Simulation des Bremsvorgangs ohne ABS: Durchführung und Analyse von fünf verschiedenen Parametervarianten mittels MATLAB Simulink zur Untersuchung des Blockierverhaltens der Räder.
IV. Zusammenfassung: Abschlussbetrachtung der erzielten Simulationsergebnisse und daraus abgeleitete Maßnahmen für ein sichereres Bremsverhalten.
Schlüsselwörter
Simulation, Bremsvorgang, ABS, MATLAB Simulink, Fahrzeugmasse, Ausgangsgeschwindigkeit, Radschlupf, Bremsweg, Modellbildung, Fahrsicherheit, Blockierverhalten, Bewegungsgleichungen, Parametervariante, Vollbremsung, PKW.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundlegend?
Die Arbeit befasst sich mit der Simulation eines Bremsvorgangs bei einem Fahrzeug ohne Antiblockiersystem (ABS) unter variierenden physikalischen Parametern.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die zentralen Themen sind die mathematische Modellbildung von dynamischen Systemen sowie deren Umsetzung in Simulationssoftware zur Untersuchung der Fahrsicherheit.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das primäre Ziel ist es zu analysieren, wie sich unterschiedliche Fahrzeugmassen und Ausgangsgeschwindigkeiten auf das Blockierverhalten der Räder und den gesamten Bremsweg auswirken.
Welche wissenschaftliche Methode wird angewendet?
Es wird die Methode der rechnergestützten Simulation verwendet, bei der ein mathematisches Modell durch Blockschaltbilder in MATLAB Simulink nachgebildet und ausgewertet wird.
Was wird im Hauptteil des Dokuments behandelt?
Der Hauptteil umfasst die mathematische Herleitung der Kräftegleichgewichte, die Erstellung des Blockschaltbildes und die detaillierte Durchführung sowie Diskussion von fünf verschiedenen Simulationsszenarien.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind insbesondere Modellbildung, Bremsvorgang, Radschlupf, Simulationsvariablen wie Masse und Geschwindigkeit sowie das spezifische Software-Tool MATLAB Simulink.
Welchen Einfluss hat die Fahrzeugmasse auf die Dauer bis zum Stillstand?
Die Simulation zeigt, dass mit steigender Fahrzeugmasse das Blockieren der Räder abnimmt, was bei den untersuchten Parametern zu einem schnelleren Stillstand im Vergleich zu leichteren Fahrzeugen führt.
Warum ist das Blockieren der Räder bei einer Vollbremsung kritisch?
Ein blockierendes Rad führt zu einer längeren Bremszeit und einer verringerten Verzögerung, was den Bremsweg im Vergleich zu einem kontrollierten Bremsvorgang erheblich verlängert.
- Quote paper
- Isabelle Pipahl (Author), 2016, Simulation eines Bremsvorgangs ohne ABS mit MATLAB Simulink, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/316395
