Seit 1966 begann der Verbau von ABS System in Fahrzeugen. Die Entwicklung schritt in diesem Bereich schnell voran und ab dem Beginn des 21 Jahrhunderts war ein Verbau von ABS bei den europäischen Automobilherstellern selbstverpflichtend. Trotz dessen werden noch heute Kraftfahrzeuge bis zu 2,5 t ohne serienmäßigen ABS gefertigt und somit ist auch hier noch die Themenstellung von Interesse.
Jedoch möchte sich jetzt keiner dieser Fahrzeugnutzer in der Realität zur Verfügung stellen und hier Tests im Bereich des Bremsvorgangs unter verschiedenen Bedingungen durchführen. Dieses zum Eigenschutz und zum Schutz anderer. Um trotz der Prämisse Ergebnisse zu erhalten, gibt es Simulationen, welche eine Situation mit verschiedenen Variablen darstellen lässt. Es bildet somit die Realität nach, wobei zu beachten ist, dass aufgrund von möglichen unberücksichtigten Nebeneinflüssen, kein 100% verlässliches Ergebnis geliefert werden kann. Im alltäglichen Leben gibt es viele dieser Situationen, alleine schon wenn man sich eine Handlung vor der Ausführung gedanklich durchspielt, ist es eine Form der Simulation. Ebenso kommen Simulationen in vielen Bereichen wie Softwaretest und Technik zum Einsatz um auch Entwicklungsprozesse zu begleiten.
Aus diesen Gründen wird die hier gestellte Thematik aufgegriffen und im nachfolgenden aufgezeigt und simuliert.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Begründung der Themenstellung
1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit
2. Grundlagen und Begriffsabgrenzung
2.1 Die Modellbildung
2.2 Die Simulation von Modellen
2.3 Das Antiblockiersystem
3. Testvorbereitung
3.1 Modellbeschreibung des Anwendungsbeispiels
3.2 Aufstellen der Bewegungsgleichungen
3.3 Generierung des Blockschaltbilds
3.4 Definition der Testdaten / Parameter
4. Simulation eines Bremsvorgangs ohne ABS
4.1 Durchführung der Simulationen
4.2 Bewertung der Ergebnisse aus den Simulationen
Zielsetzung und Themen
Das primäre Ziel dieser Arbeit ist die wissenschaftliche Untersuchung der Auswirkungen einer Vollbremsung auf PKWs ohne Antiblockiersystem (ABS) unter variierenden Parametern wie Fahrzeugmasse und Ausgangsgeschwindigkeit, um das Fahrzeugverhalten zu analysieren.
- Grundlagen der Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme.
- Theoretische Herleitung der Bewegungsgleichungen für einen Bremsvorgang.
- Implementierung eines mathematischen Modells in MATLAB Simulink.
- Durchführung und Auswertung von fünf verschiedenen Simulationsszenarien.
- Bewertung des Einflusses der Fahrzeugmasse auf das Blockierverhalten der Räder.
Auszug aus dem Buch
3.2 Aufstellen der Bewegungsgleichungen
Vor der Erstellung der Bewegungsgleichung, erfolgt die Betrachtung der beiden relevanten Komponenten Räder und Fahrzeug. Zur Vereinfachung wird bei den Rädern nur ein einzelnes Rad betrachtet, mit welchem hier begonnen wird.
Auf das Rad wirken verschiedene Kräfte, wie: o MB: Der Bremsmoment. Dieser wirkt entgegengesetzt zu der Abrollrichtung wirkt o FR: Die Reibungskraft. Diese bewirkt die Verzögerung des Rades o FN: Die Normalkraft. Geht als Produkt mit dem Reibungskoeffizienten in die Reibungskraft ein o MR: Das Drehmoment des Rades. o JR: Das Trägheitsmoment des Rades (Negative Wirkungsrichtung)
Die Bewegungsgleichung des Rades wird mittels der Formel für das Momenten Gleichgewicht bestimmt. Formel 1: Momenten Gleichgewicht: JR * φR = FR * rR - MB
Um in der Simulation den Radschlupf bei einer Vollbremsung zu berechnen, kommt folgende Formel zum Einsatz: λ = (vF - vU) / vF
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Dieses Kapitel begründet die Relevanz der Untersuchung von Bremssystemen ohne ABS und definiert das Ziel sowie den Aufbau der Arbeit.
2. Grundlagen und Begriffsabgrenzung: Hier werden die theoretischen Grundlagen der Modellbildung und Simulation erläutert und die Funktion sowie Bedeutung des Antiblockiersystems dargelegt.
3. Testvorbereitung: Dieses Kapitel umfasst die mathematische Modellierung, die Definition der relevanten Fahrzeugparameter und die Erstellung des Blockschaltbilds in MATLAB Simulink.
4. Simulation eines Bremsvorgangs ohne ABS: Hier werden die fünf verschiedenen Simulationen durchgeführt und die resultierenden Daten hinsichtlich Bremsdauer und Blockierverhalten bewertet.
Schlüsselwörter
ABS, Antiblockiersystem, Bremsvorgang, Fahrzeugtechnik, Kraftfahrzeug, MATLAB, Modellbildung, PKW, Radschlupf, Simulation, Simulink, Vollbremsung, Wirkungsweise, dynamische Systeme, technische Mechanik.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der mathematischen Modellierung und Simulation eines Bremsvorgangs bei einem Personenkraftwagen, der nicht mit einem Antiblockiersystem (ABS) ausgestattet ist.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die physikalische Modellbildung, die mathematische Beschreibung von Kräften bei einer Vollbremsung sowie die rechnergestützte Simulation dynamischer Vorgänge.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Analyse, wie sich unterschiedliche Fahrzeugmassen und Ausgangsgeschwindigkeiten auf den Bremsweg und das Blockierverhalten der Räder auswirken.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine modellbasierte Simulation unter Verwendung der Software MATLAB Simulink eingesetzt, um das physikalische System nachzubilden.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil liegt der Fokus auf der Erstellung der Bewegungsgleichungen, der Definition der Testparameter sowie der Durchführung und anschließenden Auswertung von fünf spezifischen Simulationsszenarien.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind ABS, Simulation, Bremsvorgang, Modellbildung, MATLAB/Simulink und Fahrzeugdynamik.
Warum spielt das Gewicht des Fahrzeugs bei der Simulation eine so große Rolle?
Die Fahrzeugmasse beeinflusst direkt die Trägheit und die resultierenden Bremskräfte; die Ergebnisse zeigen, dass schwerere Fahrzeuge ein verändertes Blockierverhalten der Räder aufweisen.
Warum wurde eine Simulation gewählt und kein realer Test?
Simulationen erlauben die gefahrlose Untersuchung extremer Bremsmanöver unter kontrollierten, reproduzierbaren Bedingungen, ohne Menschen oder Material zu gefährden.
- Citation du texte
- Stefan Landfried (Auteur), 2016, Simulation eines Bremsvorgangs ohne ABS mit einem PKW, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/341774
