In diesem Assignment geht es um die Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme. Dabei wird anhand einer Simulation aufgezeigt, was ein dynamisches System ist, wie es sich entwickelt und welche Ergebnisse aus dieser Simulation gewonnen werden können.
Daneben wird dargestellt, welche und vor allem wie die Software MATLAB verwendet werden kann, um die Ergebnisse von Simulationen, beispielsweise “Der Bremsvorgang ohne ABS” durch das eingeben diverser Werte in Formeln ermittelt werden können. Kurzum, es wird dargestellt in welchen Ausmaß die Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme in der Praxis überhaupt relevant sind.
Das Ziel dieser Arbeit soll es sein, einen Einblick in das Thema Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme mithilfe der Software MATLAB darzustellen.
Kapitel 1 stellt die Einleitung dar. Im Kapitel 2 wird innerhalb der Grundlagen auf die Definition dynamische Systeme, der Software MATLAB und auf das ABS-System bei einem Auto eingegangen. Anschließend erfolgt in Kapitel 3 die Simulationen der Bremswirkung von verschiedenen Fahrzeugen ohne ABS. Zum Abschluss folgt im Kapitel 4 das Fazit.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Ziel dieser Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen
2.1 Dynamische Systeme
2.2 MATLAB
2.3 ABS bei einem Auto
3 Simulation der Bremswirkung am Beispiel verschiedener PKWs ohne ABS
3.1 Aufstellung der Gleichungen
3.2 Blockschaltbild
3.3 Simulationen von Anfangsgeschwindigkeit und Fahrzeugmasse
4 Fazit
Zielsetzung & Themen
Das primäre Ziel dieser Arbeit besteht darin, einen praxisorientierten Einblick in die Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme zu geben, wobei die Software MATLAB als Werkzeug zur Untersuchung des Bremsverhaltens von Fahrzeugen ohne Antiblockiersystem (ABS) dient.
- Grundlagen dynamischer Systeme und deren mathematische Definition
- Einsatzmöglichkeiten der Software MATLAB und Simulink in Ingenieurwissenschaften
- Funktionsweise eines Antiblockiersystems (ABS)
- Modellbildung eines Bremsvorgangs anhand von Bewegungsgleichungen
- Simulation und Analyse des Einflusses von Fahrzeugmasse und Anfangsgeschwindigkeit auf den Bremsweg
Auszug aus dem Buch
3.1 Aufstellung der Gleichungen
Als Basis zur Berechnung der Simulation werden folgende Gleichungen benötigt:
Die Abbildung 3 zeigt einen PKW, welches aus der Geschwindigkeit vF,0 durch einen Bremsvorgang bis zum Stillstand abgebremst wird. In der Reifenaufstandsfläche (Latsch) der Vorderreifen wirkt die Reibungskraft Frv und an den Hinterrädern wirkt die Reibungskraft FRH.10
Zum einen wird auf den Querschnitt des PKW zurückgegriffen, zum anderen auf den Querschnitt eines Rades, welche zudem getrennt voneinander betrachtet werden. Diese Gleichungen nennt man auch die sogenannten Bewegungsgleichungen. Es sei noch angemerkt, dass aus Vereinfachungsgründen der Bremsvorgang nur an einem Rad dargestellt wird.12
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Thematik der Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme ein und definiert das Ziel, den Bremsvorgang ohne ABS mittels MATLAB zu untersuchen.
2 Grundlagen: Hier werden die theoretischen Basisbegriffe der dynamischen Systeme erläutert, die Software MATLAB kurz vorgestellt und die Funktionsweise eines ABS-Systems skizziert.
3 Simulation der Bremswirkung am Beispiel verschiedener PKWs ohne ABS: In diesem Hauptteil wird ein mathematisches Modell erstellt, in Simulink umgesetzt und anhand verschiedener Szenarien bezüglich Masse und Geschwindigkeit simuliert.
4 Fazit: Das Kapitel fasst die Ergebnisse zusammen, zeigt die Abhängigkeit des Bremsverhaltens von Masse und Geschwindigkeit auf und kritisiert die Notwendigkeit für weiterführende, umfangreichere Simulationen.
Schlüsselwörter
Modellbildung, Simulation, dynamische Systeme, MATLAB, Simulink, Bremsvorgang, Antiblockiersystem, ABS, Radgeschwindigkeit, Fahrzeugmasse, Bremsweg, Bewegungsgleichungen, Fahrzeugtechnik, Simulationstechnik, Ingenieurwissenschaften
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme am Beispiel des Bremsvorgangs eines PKW ohne ABS.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die mathematische Modellierung physikalischer Systeme, die Anwendung der Software MATLAB/Simulink sowie die Analyse von Bremsvorgängen.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, einen Einblick in die Simulation dynamischer Systeme zu geben und zu zeigen, wie sich Parameteränderungen auf den Bremsweg auswirken.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine simulationsbasierte Methode unter Verwendung der Software MATLAB-Simulink angewandt, um auf Basis physikalischer Bewegungsgleichungen verschiedene Szenarien zu berechnen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst die Herleitung der Bewegungsgleichungen, die Erstellung eines Blockschaltbildes in Simulink und die Durchführung von fünf verschiedenen Simulationsläufen mit unterschiedlichen Massen und Anfangsgeschwindigkeiten.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Simulation, Modellbildung, MATLAB, Bremsweg, ABS und dynamische Systeme charakterisiert.
Warum wurde ein Bremsvorgang "ohne ABS" gewählt?
Die Wahl dient als vereinfachtes Modell, um die grundlegenden physikalischen Abhängigkeiten und die Modellierung in MATLAB/Simulink nachvollziehbar darzustellen.
Welchen Einfluss hat die Fahrzeugmasse auf das Ergebnis?
Wie in den Simulationen (insbesondere Simulation II) deutlich wird, führt eine Erhöhung der Fahrzeugmasse zu einer drastischen Verlängerung der Zeit bis zum Stillstand.
Können aus den Simulationen allgemeine Schlüsse gezogen werden?
Der Autor schränkt ein, dass die Simulationen zwar Trends aufzeigen, für eine präzise Aussage jedoch eine deutlich höhere Anzahl an Simulationsdurchläufen sowie die Berücksichtigung eines aktiven ABS-Systems notwendig wären.
- Arbeit zitieren
- Sascha Gronau (Autor:in), 2019, Bremsvorgang ohne ABS, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/456029
