Diese Arbeit untersucht den Bremsvorgang eines PKW ohne ABS. Dieser wird mit MATLAB/ SIMULINK simuliert. Die physikalische Grundlage, die mathematische Herleitung und die Umsetzung in einem Simulink Modell werden beschrieben. Anschließend werden die Ergebnisse dargestellt und kritisch evaluiert.
Inhaltsverzeichnis
Motivation
1. Begriffe
2. Zielsetzung
3. Bremsvorgang eines PKWs ohne ABS
3.1. Physikalische Grundlagen
3.2. Aufstellung der Bewegungsgleichungen
3.3. Simulation mit MATLAB Simulink®
3.4. Simulationsergebnisse
3.5. Auswertung
4. Kritische Auseinandersetzung
5. Reflexion der eigenen Arbeit
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit befasst sich mit der Analyse und Simulation des Bremsvorgangs eines Personenkraftwagens ohne Antiblockiersystem (ABS). Ziel ist es, durch die Erarbeitung physikalischer Grundlagen und die mathematische Modellierung mittels MATLAB/Simulink das Verhalten des Fahrzeugs bei unterschiedlichen Parametern wie Masse und Anfangsgeschwindigkeit zu untersuchen und die Ergebnisse kritisch zu bewerten.
- Physikalische Modellierung von Bremsvorgängen
- Einsatz von MATLAB/Simulink zur Systemsimulation
- Einfluss von Fahrzeuggewicht und Geschwindigkeit auf den Bremsweg
- Kritische Analyse von Modellannahmen und Simulationsparametern
- Ableitung sicherheitsrelevanter Erkenntnisse für den Straßenverkehr
Auszug aus dem Buch
3.1. Physikalische Grundlagen
Die untere Abbildung zeigt ein fahrendes Fahrzeug mit einer Anfangsgeschwindigkeit (VF,0). Sobald der Bremsvorgang ausgelöst wird, verlangsamt sich das Fahrzeug bis zum Stillstand.
Dabei wirken einige unterschiedliche Kräfte auf das Auto (s. Abbildung 1):
- Zwischen den Reifen und dem Asphalt wirken die Reibungskräfte (FR)
- Entgegen der Fahrtrichtung wirkt die Luftwiderstandskraft (FL)
- Die d’Alembertsche Trägheitskraft (m ∙ ẍ ) wirkt ebenfalls entgegen der Bewegungsrichtung und somit entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeuges
Die Reibungskraft wirken im Latsch der Reifen. Aufgrund des Nickmoments, der durch die Verzögerung des Fahrzeuges entsteht, ist die Reibungskraft auf dem Vorderrad (FR,V) größer als die Reibungskraft auf dem Hinterrad (FR,H). Die Summe aller Reibungskräfte wird später zu FR zusammengesetzt.
Zusammenfassung der Kapitel
Motivation: Dieses Kapitel erläutert die Parallelen zwischen kindlichem Rollenspiel zur Situationserprobung und dem technischen Prozess der Modellbildung und Simulation.
1. Begriffe: Hier werden die zentralen Begriffe Simulation und Simulationsmodell basierend auf der VDI-Richtlinie 3633 definiert.
2. Zielsetzung: Die Arbeit definiert das Ziel, den Bremsvorgang eines PKW ohne ABS unter variierenden Bedingungen zu analysieren und physikalisch zu simulieren.
3. Bremsvorgang eines PKWs ohne ABS: In diesem Hauptkapitel erfolgt die physikalische Herleitung der Bewegungsgleichungen und deren Umsetzung in die Simulationssoftware MATLAB/Simulink.
3.1. Physikalische Grundlagen: Dieses Kapitel beschreibt die auf ein bremsendes Fahrzeug wirkenden Kräfte, wie Reibungskräfte, Luftwiderstand und Trägheitskräfte.
3.2. Aufstellung der Bewegungsgleichungen: Es werden die mathematischen Zusammenhänge für die Rad- und Fahrzeugbewegung hergeleitet, um die Basis für die Simulation zu schaffen.
3.3. Simulation mit MATLAB Simulink®: Dieses Kapitel erläutert die Implementierung der hergeleiteten Formeln in Form von Blockschaltbildern innerhalb der Software Simulink.
3.4. Simulationsergebnisse: Hier werden die Ergebnisse für sechs verschiedene Fallbeispiele (Variationen von Gewicht und Geschwindigkeit) tabellarisch und grafisch dargestellt.
3.5. Auswertung: Die Simulationsergebnisse werden interpretiert, wobei der Zusammenhang zwischen Blockierverhalten, Bremsweg, Fahrzeugmasse und Geschwindigkeit analysiert wird.
4. Kritische Auseinandersetzung: Es wird hinterfragt, inwiefern die getroffenen Annahmen und die konstanten Parameter die Realität widerspiegeln und welche Faktoren das Ergebnis beeinflussen könnten.
5. Reflexion der eigenen Arbeit: Abschließend wird das Erreichen der gesetzten Ziele bewertet und das Potenzial für weiterführende Untersuchungen aufgezeigt.
Schlüsselwörter
Simulation, Bremsvorgang, ABS, MATLAB, Simulink, Modellbildung, Bremsweg, Reibungskraft, Fahrzeugdynamik, Schlupf, Nickmoment, Fahrsicherheit, Bewegungsgleichung, Verzögerung, Simulationstechnik
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der mathematischen Modellierung und rechnergestützten Simulation eines Bremsvorgangs bei einem Fahrzeug, das nicht über ein ABS verfügt.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Arbeit verknüpft technische Mechanik (Physik des Bremsvorgangs) mit Simulationstechnik unter Verwendung der Software MATLAB/Simulink.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Analyse des Bremsverhaltens unter Variation der Fahrzeugmasse und der Ausgangsgeschwindigkeit, um Erkenntnisse über Bremswege und Blockierverhalten zu gewinnen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine numerische Simulation auf Basis von Differentialgleichungen genutzt, die die Fahrzeugdynamik physikalisch korrekt abbildet.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst die physikalische Herleitung der Kräfte (Reibung, Luftwiderstand), die Aufstellung der Bewegungsgleichungen und deren Umsetzung in Simulations-Blockschaltbilder.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Fahrzeugdynamik, Schlupf, Bremswegsimulation, MATLAB, Modellbildung und Fahrsicherheit.
Wie wirkt sich eine Verdoppelung der Geschwindigkeit auf den Bremsweg aus?
Die Simulation zeigt, dass bei den untersuchten Fällen eine Verdoppelung der Geschwindigkeit zu einer fast Vervierfachung des Bremswegs führt.
Warum blockieren manche Fahrzeuge in der Simulation und andere nicht?
Das Blockierverhalten hängt maßgeblich vom Verhältnis zwischen Fahrzeugmasse, Reibwerten und dem wirkenden Nickmoment ab, wie die Auswertung der unterschiedlichen Fallbeispiele zeigt.
Welchen Einfluss hat das Nickmoment auf das Ergebnis?
Das Nickmoment beeinflusst die Normalkraftverteilung auf die Räder und hat somit einen direkten Effekt auf die maximal übertragbare Reibungskraft und das Blockierverhalten.
- Quote paper
- Demë Mulaj (Author), 2016, Simulation eines Bremsvorgangs ohne ABS unter Verwendung von MATLAB/Simulink. Testen des Systems und Bewertung und Kritik, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/351292
