Untersuchung der Wankdynamik und Applikation der Wankparameter eines realen Fahrzeuges

Diploma Thesis , 2006 , 77 Pages , Grade: 1,0

Engineering - Automotive Engineering

Die zukunftorientierten modernen Fahrzeuge sind heute mit einer Vielzahl von Sicherheitssystemen ausgestattet, um einen Unfall zu vermeiden (aktive Sicherheitssysteme) bzw. um Insassen vor schweren Verletzungen durch einen Unfall zu schützen (passive Sicherheitssysteme). Eine erhöhte Fahrsicherheit wird durch ständig weiterentwickelte aktive und passive Fahrsicherheitssysteme ([Adl91], [Zom91], [Mit95], [Bau98]) erreicht. Ein Beispiel für die aktiven Sicherheitssystemen ist die Fahrdynamikregelung ESP1 , die der Unfallvermeidung dient, indem sie kritische Fahrsituationen bei einer Kurvenfahrt stabilisiert. An der Stelle, an der ein Unfall trotz zunehmender aktiver Sicherheitssysteme im Fahrzeug nicht vermieden werden kann, greifen passive Sicherheitssysteme zum Schutz der Insassen vor schweren Verletzungen ein. Zu den passiven Sicherheitssystemen zählt beispielsweise der Airbag. Unfälle, bei denen das Fahrzeug plötzlich anfängt zu Schleudern und seitlich gegen ein Hindernis prallt, kommen im alltäglichen Verkehr häufig vor. Abbildung 1.1 zeigt den typischen Ablauf eines solchen Unfalls. Ein Fahrzeug fährt mit überhöhter Geschwindigkeit in eine enge Kurvenfolge ein, das Heck bricht aus, das Fahrzeug kommt ins Schleudern und dreht sich rechts um seine Hochachse. Dabei steigt die Abweichung zwischen der Fahrzeuglängsachse und der Bewegungsrichtung sehr stark an. Diese Abweichung wird als Schwimmwinkel bezeichnet und ist ein direktes Maß zur Beurteilung der Fahrsituation (Je größer der Schwimmwinkel, desto kritischer die Fahrsituation).

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
• Grundlagen
  • Einführung in die Fahrzeugmechanik
    • Allgemeine Bewegung des Kraftfahrzeuges
    • Aufteilung der Fahrzeugdynamik
  • Koordinatensysteme und Transformation
    • Koordinatensysteme
    • Transformation
• Modellbildung der Fahrzeug-Querdynamik
  • Das lineare Einspurmodell
    • Querdynamik des Einspurmodells
    • Bewegungsgleichung des Einspurmodells
  • Das lineare Einspurmodell mit Wanken
    • Wank-induzierte Kenngröße
    • Aufstellen der Bewegungsgleichungen
    • Bewegungsgleichungen in Zustandsform
• Parameteridentifikation
  • Fahrversuche zur Parameterermittlung
  • Modellbildung zur Parameterermittlung
    • Differentialgleichung des Ersatzsystems
    • Differenzengleichung des Ersatz-systems
  • Parameter-Identifizierbarkeit
  • Parameterschätzverfahren
    • Least-Square Verfahren für statische Prozesse
    • Least-Square Verfahren für dynamische Prozesse
• Modell-Implementierung und Simulationsergebnisse
  • Implementierung des Schwingsystems
  • Prozessdaten aus Schwingversuchen
  • Simulationsergebnisse mit NLS
  • Simulationsergebnisse mit WLS
  • Vergleich der Simulationsergebnisse
• Zusammenfassung
• Anhang
  • Parameter von CarSim und Versuchsfahrzeug
  • Sensorsignale
• Literaturverzeichnis

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Diplomarbeit befasst sich mit der Untersuchung der Wankdynamik eines realen Fahrzeugs und der Applikation von Wankparametern. Ziel ist es, das lineare Einspurmodell, das als einfachstes Grundmodell für die Fahrzeug-Querdynamik dient, um die Wankdynamik zu erweitern. Dadurch soll das erweiterte Modell in der Lage sein, die Kraftfahrzeug-Querdynarnik bis an die Stabilitätsgrenze mit hoher Genauigkeit zu beschreiben.

• Modellbildung der Fahrzeug-Querdynamik
• Parameteridentifikation und -schätzung
• Simulationsergebnisse und Vergleich von Schätzverfahren
• Wankdynamik eines realen Fahrzeugs
• Anwendungen von Wankparametern

Zusammenfassung der Kapitel

• Einleitung: Die Arbeit stellt die Bedeutung von aktiven und passiven Sicherheitssystemen im modernen Fahrzeugverkehr dar und erläutert die Notwendigkeit, die Fahrzeugquerdynamik bis an die Stabilitätsgrenze mit hoher Genauigkeit zu beschreiben.
• Grundlagen: Dieses Kapitel gibt eine Einführung in die Fahrzeugmechanik, insbesondere die allgemeine Bewegung des Kraftfahrzeuges und die Aufteilung der Fahrzeugdynamik in Einzelprobleme. Es werden die Koordinatensysteme und deren Transformationen erläutert, die für die kinematische Beschreibung mechanischer Systeme benötigt werden.
• Modellbildung der Fahrzeug-Querdynamik: Das Kapitel behandelt die mathematischen Modelle, die für die Fehlerdiagnoseverfahren für die Fahrzeugquerdynamik erforderlich sind. Es wird das lineare Einspurmodell, das als einfachstes Grundmodell für die Fahrzeug-Querdynamik dient, vorgestellt und die Erweiterung des Modells um die Wankdynamik erläutert.
• Parameteridentifikation: In diesem Kapitel werden die Parameter, die sich auf die Dynamik des Einspurmodells mit Wanken beziehen, durch direkte oder indirekte Vermessung bestimmt. Es werden Fahrversuche zur Parameterermittlung beschrieben und ein technisches Ersatzmodell aus dem realen Fahrzeug-Testmanöver (Schwingversuch) abgeleitet. Verschiedene Parameterschätzverfahren, insbesondere das nichtrekursive Least-Square Verfahren für dynamische Prozesse, werden untersucht und deren Parameteridentifizierbarkeit überprüft.
• Modell-Implementierung und Simulationsergebnisse: Das im Kapitel 4 untersuchte Ersatzschwing-Modell wird in der Programmierungsumgebung Matlab/Simulink als ein zeitdiskrctes System implementiert, um die Wankdynamik eines Fahrzeugs simulieren zu können. Die Simulationsergebnisse mit den untersuchten Least-Square Verfahren werden dargestellt und die Parameteridentifizierbarkeit der angewendeten Schätzverfahren überprüft.

Schlüsselwörter

Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen die Fahrzeugquerdynamik, das lineare Einspurmodell, die Wankdynamik, Parameteridentifikation, Parameterschätzverfahren, insbesondere das nichtrekursive Least-Square Verfahren, und die Simulationsergebnisse. Der Text beleuchtet die Erweiterung des linearen Einspurmodells um die Wankdynamik, um die Kraftfahrzeug-Querdynarnik bis an die Stabilitätsgrenze mit hoher Genauigkeit zu beschreiben.

• College: University of Duisburg-Essen
• Grade: 1,0
• Author: Kil-Nam Lee (Author)
• Publication Year: 2006
• Pages: 77
• Catalog Number: V58491
• ISBN (eBook): 9783638526630
• ISBN (Book): 9783638752510
• Language: German
• Tags: Untersuchung, Wankdynamik, Applikation, Wankparameter, Fahrzeuges