Die Problemstellung und auch das Hauptziel dieser Arbeit ist es die Vollbremsung eines Fahrzeugs zu untersuchen, welches nicht mit einem ABS ausgestattet ist. Um Aussagen über die Auswirkungen von Fahrzeuggewicht und Fahrzeuggeschwindigkeit auf sicheres Fahren tätigen zu können, sollen diese Parameter in einem realistischen Rahmen variiert und simuliert werden. Die Herausforderung dieser Ausarbeitung liegt vor allem in der komplexen mathematischen Herleitung der nötigen Bewegungsgleich-ungen und der anschließenden Simulation bzw. der Umsetzung des Blockschaltbilds mit dem hochprofessionellen Softwaretool MATLAB Simulink®.
Ein komplexes technisches System, welches die Fahrsicherheit bei Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen und mittlerweile auch bei motorisierten Zweirädern enorm gesteigert hat, ist das Antiblockiersystem, kurz ABS genannt. Trotz der auch nachfolgend noch vorgestellten Vorteile, werden immer noch Fahrzeuge, hauptsächlich aus Kostengründen, ohne ein Antiblockiersystem angeboten.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Einführung in das Thema
1.2 Problemstellung und Ziel dieser Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit
2. Grundlagen Systemanalyse
2.1 Matlab / Simulink
2.2 Systeme
2.3 Modelle und Simulationen
2.4 Bremsvorgang beim PKW
3. Modellierung und Simulation eines Bremsvorgangs ohne ABS
3.1 Beschreibung des Modells
3.2 Erstellung der Bewegungsgleichungen
3.3 Definition der relevanten Parameter
3.4 Erstellung des Modells in Simulink
3.5 Festlegung der Parameter und Durchführung der Simulationen
3.6 Simulation mit einer Fahrzeugmasse von 1500 kg
3.7 Simulation mit einer Fahrzeugmasse von 2000 kg
3.8 Zusammenfassung der Erkenntnisse
3.9 Diskussion der Erkenntnisse im Kontext der Fahrsicherheit
4. Schlussbetrachtung
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Bremsverhaltens eines Personenkraftwagens ohne Antiblockiersystem (ABS) mittels numerischer Simulation. Dabei soll analysiert werden, wie sich variierende Fahrzeugmassen und Anfangsgeschwindigkeiten unter realistischen Bedingungen auf den Bremsvorgang auswirken.
- Grundlagen der Systemanalyse und mathematische Modellbildung
- Einsatz von MATLAB Simulink zur Simulation dynamischer technischer Systeme
- Herleitung der Bewegungsgleichungen für Fahrzeug und Rad
- Einfluss von Schlupf und Reibwerten auf den Bremsweg
- Diskussion fahrsicherheitstechnischer Aspekte bei Bremsvorgängen ohne ABS
Auszug aus dem Buch
1.1 Einführung in das Thema
Die immer größer werdende Komplexität in der heutigen Zeit, welche durch unterschiedlichste Faktoren, wie z.B. die Digitalisierung, die Globalisierung und der unaufhaltsame technische Fortschritt vorangetrieben wird, macht den Einsatz von Hilfsmitteln, die die Komplexität reduzieren, unverzichtbar. Der Komplexitätsbegriff im Systembezug beschreibt vor allem die Merkmale Varietät, Konnektivität und die Dynamik eines Systems. Besonders in den naturwissenschaftlichen und ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen ist es essenziell, mathematische Modelle zu generieren, um das dynamische Verhalten technischer Systeme genauer untersuchen zu können. Die Kunst besteht vor allem darin, ein für die geplante Verwendung passendes Modell zu finden, welches einerseits alle relevanten Effekte und Teilaspekte berücksichtigt und andererseits übersichtlich und handhabbar bleibt. Ein komplexes technisches System, welches die Fahrsicherheit bei Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen und mittlerweile auch bei motorisierten Zweirädern enorm gesteigert hat, ist das Antiblockiersystem, kurz ABS genannt. Trotz der auch nachfolgend noch vorgestellten Vorteile, werden immer noch Fahrzeuge, hauptsächlich aus Kostengründen, ohne ein Antiblockiersystem angeboten. Die Auswirkungen eines Bremsvorgangs ohne ABS soll auch deshalb in dieser Ausarbeitung mit der Hilfe eines Computeralgebra-Systems (MATLAB Simulink®) modelliert und simuliert werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung führt in die Relevanz komplexer Systeme ein und definiert das Ziel, das Bremsverhalten ohne ABS mathematisch zu modellieren.
2. Grundlagen Systemanalyse: Hier werden die theoretischen Grundlagen zu MATLAB Simulink, Systemtheorie sowie Modelle und Simulationen erörtert.
3. Modellierung und Simulation eines Bremsvorgangs ohne ABS: Dieser Hauptteil umfasst die mathematische Herleitung der Bewegungsgleichungen, die Erstellung des Modells in Simulink sowie die Durchführung und Auswertung der verschiedenen Simulationsszenarien.
4. Schlussbetrachtung: Das Kapitel fasst die Ergebnisse zusammen und diskutiert die Erkenntnisse im Hinblick auf die Fahrsicherheit.
Schlüsselwörter
Systemanalyse, MATLAB Simulink, Bremsvorgang, Antiblockiersystem, ABS, mathematische Modellierung, Bewegungsgleichungen, Fahrzeugdynamik, Schlupf, Bremsweg, Reibungskoeffizient, Fahrsicherheit, Simulation, Fahrzeugmasse, Anfangsgeschwindigkeit
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der systemanalytischen Untersuchung und Simulation eines Bremsvorgangs bei einem Fahrzeug, das nicht mit einem Antiblockiersystem (ABS) ausgestattet ist.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Arbeit verknüpft Systemtheorie und Ingenieurwissenschaften, insbesondere durch die Anwendung von MATLAB Simulink zur Modellierung von Fahrzeugbremsvorgängen.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, durch die Variation von Fahrzeugmasse und Anfangsgeschwindigkeit in einem realistischen Modell zu analysieren, wie sich diese Parameter auf den Bremsweg ohne ABS auswirken.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine computergestützte Simulation mithilfe von MATLAB Simulink angewendet, die auf physikalisch hergeleiteten Bewegungsgleichungen für das Rad und das Gesamtfahrzeug basiert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil widmet sich der Modellbeschreibung, der mathematischen Aufstellung der Bewegungsgleichungen, der Parametrisierung und der Durchführung von Simulationen für unterschiedliche Fahrzeuggewichte.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Systemanalyse, ABS, MATLAB Simulink, Bremsdynamik, Schlupf und Fahrsicherheit.
Welche Auswirkung hat die Fahrzeugmasse laut Simulation?
Interessanterweise führt eine Erhöhung der Fahrzeugmasse bei den gewählten Modellparametern nicht automatisch zu einer linearen Verlängerung des Bremswegs.
Warum ist das Thema ABS in diesem Zusammenhang relevant?
Der Vergleich verdeutlicht die sicherheitstechnischen Vorteile von ABS, da durch das verhinderte Blockieren der Räder nicht nur ein kürzerer Bremsweg, sondern auch die Spurstabilität und Lenkbarkeit des Fahrzeugs erhalten bleibt.
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- Patrick Kanberger (Autor), 2019, Bremsvorgang ohne ABS, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/504476
