Finalziel dieser Arbeit ist die Beschreibung des Einflusses der Anfangsgeschwindigkeit und der Fahrzeugmasse im dynamischen Bremsvorgang und die Ableitung von Schlussfolgerungen über die Fahrsicherheit.
Besonderes Augenmerk wird auf die blockierenden Räder gelegt. Modalziele stellen hierbei die mathematische Beschreibung der physikalischen Hintergründe und die Veranschaulichung mittels Simulation. Bei der Simulation erfolgt die notwendige Aufstellung der Differentialgleichungen und die Ausarbeitung des notwendigen Blockschaltbildes (BSB) in der Software Matlab-Simulink. Bei der Arbeit wird auf Ergebnisse und Prämissen von H. Scherf zurückgegriffen.
Im zweiten Kapitel erfolgt, nach dem einleitenden ersten Kapitel, eine Annäherung an das zu untersuchende Thema durch die Definition der relevanten Begriffe. Darauf folgt im dritten Kapitel die Erörterung des zu untersuchenden Modells Bremsvorgang eines PKW ohne Anti-Blockier-System (ABS) inkl. seiner physikalischen Gesetzmäßigkeiten. Die genauere Analyse dient der Aufstellung der notwendigen Gleichungen, die im zu erstellenden BSB in Simulink berücksichtigt werden.
Im vierten Kapitel werden diese Erkenntnisse genutzt, um den Bremsvorgang mit unterschiedlichen Massen und Geschwindigkeiten zu simulieren. Die Ergebnisse werden graphisch dargestellt und diskutiert. Zuletzt wird die Arbeit zusammengefasst und einer kritischen Würdigung unterzogen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Hintergrund
1.2 Zielsetzung
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen: Bremsvorgang und „sicheres Fahren“
2.1 Systemterminologie
2.2 Latsch und Schlupf
2.3 Bremsvorgang eines Fahrzeugs ohne ABS
2.4 „Sicheres Fahren“
3 Systemidentifikation und Forschungsdesign „Bremsvorgang ohne ABS“
3.1 Beschreibung des Anwendungsbeispiels
3.2 Darstellung der Bewegungsgleichungen
3.3 Aufstellung und Beschreibung des Blockschaltbilds mit Matlab-Simulink
4 Operationalisierung und Simulation der Systemparameter
4.1 Festlegen der Untersuchungseinheiten
4.2 Durchführung der Simulation
4.2.1 Veränderung der Anfangsgeschwindigkeit
4.2.2 Veränderung der Fahrzeugmasse
4.3 Diskussion der Ergebnisse
5 Schluss
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht mittels einer Simulation in Matlab-Simulink den Einfluss von Anfangsgeschwindigkeit und Fahrzeugmasse auf den Bremsvorgang eines Personenkraftwagens ohne Anti-Blockier-System (ABS), um Schlussfolgerungen für die Fahrsicherheit abzuleiten.
- Analyse der physikalischen Grundlagen des Bremsvorgangs und des Schlupfes.
- Erstellung und Validierung eines mathematischen Modells sowie eines Blockschaltbilds in Matlab-Simulink.
- Untersuchung verschiedener Szenarien durch Variation von Fahrzeugmasse und Anfangsgeschwindigkeit.
- Evaluierung der Auswirkungen blockierender Räder auf den Bremsweg und die Fahrzeugkontrolle.
Auszug aus dem Buch
3.1 Beschreibung des Anwendungsbeispiels
Im Rahmen dieser Arbeit wird auf die Vorarbeiten von H. Scherf teilweise zurückgegriffen. Diese geben den Rahmen und die Struktur dieser Ausarbeitung vor und dienen als „Blauphase“ für die Simulationsdurchläufe.
In Abbildung 3 wird ein Auto gezeigt, das aus der Geschwindigkeit vF,0 durch einen Bremsvorgang bis zum Stillstand abgebremst wird. Die Reibungskraft FR,V wirkt am Latsch der Vorderreifen und an den Hinterreifen wirkt die Reibungskraft FR,H. Infolge des Nickmoments, welches durch die Verzögerung entsteht, ist FR,H kleiner als FR,V. Über die Bremsscheiben wird das Bremsmoment eingeleitet, die eine Verzögerung der Winkelgeschwindigkeit der Räder bewirken. Im Latsch entsteht dadurch ein Schlupf und eine vom Schlupf abhängige Reibungskraft, die für die Fahrzeugverzögerung verantwortlich ist.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Vorstellung des Hintergrunds zur Fahrsicherheit und Definition der Zielsetzung sowie des Aufbaus der Arbeit.
2 Grundlagen: Bremsvorgang und „sicheres Fahren“: Erläuterung der Systemterminologie, der physikalischen Konzepte von Latsch und Schlupf sowie Definitionen zum Bremsvorgang und sicheren Fahren.
3 Systemidentifikation und Forschungsdesign „Bremsvorgang ohne ABS“: Beschreibung des Anwendungsbeispiels, Herleitung der Bewegungsgleichungen und Entwicklung des Blockschaltbilds in Matlab-Simulink.
4 Operationalisierung und Simulation der Systemparameter: Durchführung und Diskussion der Simulationsläufe unter Variation von Anfangsgeschwindigkeit und Fahrzeugmasse.
5 Schluss: Zusammenfassung der Ergebnisse und kritische Würdigung der Erkenntnisse hinsichtlich der Fahrsicherheit.
Schlüsselwörter
Bremsvorgang, ABS, Matlab-Simulink, Simulation, Schlupf, Fahrsicherheit, Fahrzeugmasse, Anfangsgeschwindigkeit, Reibungskraft, Bremsweg, Blockierschutz, Bewegungsdynamik, Modellbildung, Verzögerungsbremsung, Nickmoment.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der physikalischen Modellierung und computergestützten Simulation eines Bremsvorgangs bei einem PKW, der nicht über ein Antiblockiersystem verfügt.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen umfassen die Fahrzeugdynamik, die Interaktion zwischen Reifen und Fahrbahn (Schlupf) sowie die Auswirkungen technischer Parameter auf die Sicherheit beim Bremsen.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es zu untersuchen, wie sich unterschiedliche Anfangsgeschwindigkeiten und Fahrzeugmassen auf den Bremsvorgang auswirken und welche Bedeutung dies für die Fahrsicherheit hat.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine systemanalytische Herangehensweise gewählt, bei der mathematische Modelle und physikalische Bewegungsgleichungen erstellt und diese mittels der Software Matlab-Simulink simuliert werden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Grundlagenarbeit, die mathematische Systemidentifikation mit der Erstellung eines Blockschaltbilds sowie die praktische Durchführung der Simulationen und deren Ergebnisdiskussion.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind unter anderem Bremsvorgang, Simulation, Matlab-Simulink, Schlupf, Fahrsicherheit und Fahrzeugdynamik.
Warum spielt der Schlupf eine so wichtige Rolle?
Der Schlupf ist entscheidend, da er den Reibungskoeffizienten zwischen Reifen und Fahrbahn maßgeblich beeinflusst; ein blockiertes Rad (Schlupf 1) verschlechtert das Bremsverhalten und die Lenkbarkeit.
Wurde die Annahme bestätigt, dass ein schwereres Auto immer einen längeren Bremsweg hat?
Nein, die Simulation widerlegte die intuitive Vermutung. Unter den gewählten Bedingungen kann ein schwereres Auto bei angepasster Bremskraft durch eine längere Verzögerungsphase sogar schneller zum Stillstand kommen.
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- Anonym (Autor), 2019, Der Bremsvorgang ohne ABS. Simulation mit MATLAB Simulink, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/508769
