Fahrzeugmodelle (Kinematisch, Einspurmodell, Zweispur)

Einleitung

Das lineare Einspurmodell ist die einfachste Modellvorstellung zur Erklärung der stationären und instationären Querdynamik von zweispurigen Kraftfahrzeugen. Das Einspurmodell wurde von Riekert und Schunck [1] bereits 1940 entwickelt und für die Analyse des Lenk- und Störverhaltens bei Seitenwind eingesetzt. Bis heute ist das Einspurmodell die unverzichtbare Theoriegrundlage für Fahrzeug-Ingenieure mit dem Fachgebiet Fahrdynamik. Die weiteste Verbreitung hat das lineare Einspurmodell in ESP-Steuergeräten gefunden, wo es zur Fahrerwunsch-Erkennung eingesetzt wird.

Da sich PKW auf trockener Fahrbahn bis zu einer Querbeschleunigung von etwa 4 m/s2 noch weitgehend linear verhalten, kann das querdynamische Verhalten in diesem Bereich durch das lineare Einspurmodell näherungsweise erklärt werden.

Neben dem linearen Einspurmodell gibt es Einspurmodelle mit verschiedenen Detaillierungsstufen z. B. nichtlineare Einspurmodelle oder Einspurmodelle mit zusätzlichem Wankfreiheitsgrad.[2]

Die Bewegung eines vorderradgelenkten Kfz. lässt sich durch ein einfaches Kinematikmodell oder ein Einspurmodell beschreiben.

Ihre Aufgaben

• Motivation
• Einführung Kinematikmodell eines Kfz.
• Einführung Einspurmodell
• Einführung Zweispurmodell
• Gegenüberstellung der Modelle
• Empfehlung eines geeigneten Modells für die Simulation des Carolo Cup Modellfahrzeugs

Kür-Aufgabe

Führen Sie einen Matlab/Simulink-Simulation des Einspurmodells und des Kinematikmodells vor.

Mögliche Tools

Matlab

Mögliche Fragen

• Was ist der Unterschied zwischen einem Kinematikmodell, dem Einspur- und Zweispurmodell?
• Welches Modell würden Sie für die Simulation des autonome Einparken empfehlen?
• Welches Modell würden Sie für die Längsregelung empfehlen?
• Welches Modell würden Sie für die Querregelung empfehlen?

Literatur

• Mitschke, M.: Dynamik der Kraftfahrzeuge
• Heißing, B. u.A.: Fahrdynamik
• Kramer, U.: Kraftfahrzeugführung
• Wiki: Einspurmodell
• Zomotor, Adam: Fahrwerktechnik: Fahrverhalten; Vogel Buchverlag Würzburg 1987; ISBN 3-8023-0774-7
• Schindler, E.: Fahrdynamik. expert verlag, 1. Auflage 2007, ISBN 978-3-8169-2658-0
• Klaus-Peter Schnelle: Simulationsmodelle für die Fahrdynamik von Personenkraftwagen unter Berücksichtigung der nichtlinearen Fahrwerkskinematik. VDI-Verlag, Düsseldorf 1990, ISBN 3-18-144612-2. (Fortschrittsberichte VDI Nr. 146)

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