In dieser Hausarbeit soll der Fall eines Bremsvorganges ohne ABS betrachtet werden. Das Ziel ist es, das Bremsverhalten zu simulieren und grafisch darzustellen sowie anschließend die Ergebnisse in Bezug auf Bremsentwicklung und Fahrsicherheit zu interpretieren. Speziell ist hierbei auf die Radgeschwindigkeit des Fahrzeuges und ein mögliches Blockieren der Räder zu achten.
Um zu diesem Ziel zu gelangen, sind in Kapitel 2 kurz die Grundlagen zum ABS und zur Simulation dynamischer Systeme wiederzugeben. Anschließend soll im folgenden Kapitel die Bewegungsgleichung des Bremsvorganges und auch das dazugehörige Blockschaltbild innerhalb von Simulink dargestellt werden. Somit bilden diese Kapitel die benötigten Definition und Grundlagen Voraussetzungen für die anschließende Simulation des Bremsvorganges ab. Bei der eigentlichen Simulation sollen zusätzlich verschiedene Werte für die Parameter "Anfangsgeschwindigkeit" und "Fahrzeugmasse" berücksichtigt werden, um eine möglichst vollumfängliche Betrachtung zu ermöglichen. Abgeschlossen wird die Arbeit schließlich mit einer Interpretation der Ergebnisse und einem Fazit.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung und Ziel der Arbeit
2 Definition und Grundlagen
2.1 Das Antiblockiersystem
2.2 Modelle und Simulationen dynamischer Systeme
3 Modell eines Bremsvorgans ohne ABS
3.1 Darstellung der Bewegungsgleichungen
3.2 Das Blockschaltbild innerhalb von Simulink®
4 Simulation des Bremsvorgangs
4.1 Simulationsparameter
4.2 Durchführung der Simulation
4.3 Ergebnisse der Simulation
5 Fazit und kritische Betrachtung
Zielsetzung und Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit besteht darin, das Bremsverhalten eines Personenkraftwagens ohne Antiblockiersystem (ABS) mithilfe einer Software-Simulation zu modellieren, grafisch darzustellen und hinsichtlich der resultierenden Fahrsicherheit sowie der Bremswege zu interpretieren.
- Grundlagen des Antiblockiersystems und dynamischer Systeme
- Aufstellung physikalischer Bewegungsgleichungen für den Bremsvorgang
- Modellierung und Implementierung eines Blockschaltbildes in Simulink®
- Simulation verschiedener Szenarien unter Variation von Fahrzeugmasse und Anfangsgeschwindigkeit
- Analyse des Bremsverhaltens und der Radblockierneigung
Auszug aus dem Buch
Modell eines Bremsvorgans ohne ABS
Auf Grundlage des vorherigen Kapitels sollen nun die relevanten Bewegungsgleichungen für den Bremsvorgang ohne ABS beschrieben werden. Zusätzlich wird auch das benötigte Blockschaltbild für die anschließende Simulation dargestellt. Hierbei wird vermehrt auf die Ausarbeitungen von (Scherf 2010) Bezug genommen.
Die folgende Abbildung stellt das Ausgangsbeispiel des Bremsvorganges eines PKW mit den am Auto wirkenden Kräften grafisch dar. Zusätzlich sind die von Scherf vorgegebenen Parameter ersichtlich, welche jedoch im späteren Verlauf der Arbeit noch angepasst und erweitert werden (siehe Kapitel 4.1).
Aus Abbildung 2 ist ersichtlich, dass der PKW die Geschwindigkeit v_F,0 besitzt, welche durch den eingeleiteten Bremsvorgang minimiert werden soll. Am Vorderreifen wirkt in der Reifenaufstandsfläche, welche auch Latsch genannt wird, die Reibungskraft F_R,V. An dem Hinterreifen wirkt hingegen die Reibungskraft F_R,H. Diese Reibungskraft ist jedoch auf Grund des durch die Verzögerung entstehenden Nickmomentes kleiner als die Reibungskraft des Vorderreifens. Wird nun an den Rädern über die jeweiligen Bremsscheiben ein Bremsmoment eingeleitet, führt das zum einen zu einer geringeren Winkelgeschwindigkeit der Räder und zum anderen zu einem entstehenden Schlupf in der Reifenaufstandsfläche. Hierbei wird eine vom Schlupf abhängige Reibungskraft erzeugt, welche schlussendlich der Grund für das Bremsen des PKW ist.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung und Ziel der Arbeit: Einführung in die Thematik der Verkehrssicherheit und Definition der Zielsetzung, das Bremsverhalten von Fahrzeugen ohne ABS zu simulieren.
2 Definition und Grundlagen: Erläuterung der Wirkungsweise eines ABS sowie der theoretischen Hintergründe zur Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme.
3 Modell eines Bremsvorgans ohne ABS: Herleitung der physischen Bewegungsgleichungen für Fahrzeug und Räder sowie Entwurf des technischen Blockschaltbildes in Simulink®.
4 Simulation des Bremsvorgangs: Detaillierte Darstellung der Simulationsparameter, des methodischen Vorgehens in MATLAB/Simulink und Auswertung der erzielten Simulationsergebnisse.
5 Fazit und kritische Betrachtung: Zusammenfassende Analyse der Ergebnisse sowie kritische Auseinandersetzung mit der Aussagekraft des gewählten Modells im realen Kontext.
Schlüsselwörter
ABS, Bremsvorgang, Fahrzeugdynamik, Simulation, Simulink, MATLAB, Schlupf, Bewegungsgleichung, Blockier-Neigung, Bremsweg, Fahrsicherheit, Fahrzeugmasse, Reibungskraft, Modellbildung, Verkehrssicherheit.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der physikalischen Modellierung und rechnergestützten Simulation des Bremsvorgangs eines PKW, der nicht über ein Antiblockiersystem verfügt.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Schwerpunkte liegen auf der Fahrzeugdynamik, der mathematischen Modellierung von Bremsvorgängen und der praktischen Anwendung von Simulationssoftware zur Analyse von kritischen Fahrsituationen.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, den Bremsvorgang ohne ABS zu simulieren, um aufzuzeigen, wie sich verschiedene Massen und Geschwindigkeiten auf den Bremsweg und das Blockieren der Räder auswirken.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine modellbasierte Simulation unter Verwendung der Software MATLAB und des Simulationstools Simulink durchgeführt, basierend auf physikalischen Bewegungsgleichungen.
Welche Inhalte werden im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst sowohl die theoretische Ableitung der Formeln für die Fahrzeugbewegung als auch die praktische Umsetzung der Simulation und die anschließende Interpretation der erzeugten Diagramme.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Ausarbeitung?
Die Arbeit lässt sich primär über Begriffe wie ABS, Bremsdynamik, Simulation, Schlupf und Fahrzeugmasse definieren.
Warum blockieren die Räder bei geringerer Fahrzeugmasse schneller?
Die Simulation zeigt, dass bei leichteren Fahrzeugen die physikalischen Bedingungen schneller zum Schlupf-Zustand führen, was innerhalb kürzester Zeit zum Blockieren der Räder führt.
Welche Schlussfolgerung zieht der Autor für die Praxis?
Der Autor empfiehlt Fahrern von PKW ohne ABS, einen größeren Sicherheitsabstand einzuhalten, die Geschwindigkeit bewusst zu reduzieren und das Prinzip der Stotterbremse für den Notfall zu beherrschen.
Ist die Simulation uneingeschränkt auf die Realität übertragbar?
Nein, es handelt sich um ein stark vereinfachtes Modell. Faktoren wie Kurvenlage oder komplexe Reibungskräfte sind nur teilweise berücksichtigt worden, weshalb die Simulation zur Veranschaulichung, aber nicht als exakter Realitätswert dient.
- Arbeit zitieren
- Constantin Elven (Autor:in), 2023, Bremsvorgang ohne ABS. Modell und Simulation, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/1437727
