Seminaraufgabe SoSe 2021: Einspurmodell Gruppe D: Unterschied zwischen den Versionen

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=== Karosserie ===
=== Karosserie ===
In der Komponente Karosserie werden die Kräfte und Beschleunigungen in Längs- und Querrichtung am Fahrzeugschwerpunkt berechnet.
In der Komponente Karosserie werden die Kräfte und Beschleunigungen in Längs- und Querrichtung am Fahrzeugschwerpunkt berechnet.
<math>_KF_{Cx} = \delta_v \cdot _RF_{yv} + \delta_h \cdot _RF_{yh}</math>
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Version vom 11. Juli 2021, 15:47 Uhr

Autoren: Safwan Alsousou, Fabian Soldanski


Einleitung

Im Rahmen der Veranstaltung "Systems Design Engineering" im Studiengang "Business and Systems Engineering" sollen die Studierenden ein Einspurmodell nach dem V-Modell entwickeln. Dabei erfolgt die Umsetzung in Matlab-Simulink. In diesem Artikel wird das Vorgehen der Gruppe D vorgestellt.

Vorgehensweise nach dem V-Modell

Zur Komplexitätsbeherrschung wurde bei der Entwicklung des Einspurmodells nach dem V-Modell vorgegangen. Die einzelnen Abschnitte sind unten dargestellt. Der Testzweig (Punkt 6 bis 8) wurde für Gruppe H durchgeführt und wird in diesem Artikel nicht dargestellt.

  1. Anforderungsdefinition
  2. Funktionaler Systementwurf
  3. Technischer Systementwurf
  4. Komponentenspezifikation
  5. Programmierung/Modellierung
  6. Komponententest
  7. Integrationstest
  8. Systemtest
  9. Abnahmetest

Anforderungen

Zu Beginn der Entwicklung wurden die Anforderungen gemäß der Seminaraufgabe in einem Lastenheft zusammengefasst. Dabei wurden die Anforderungen in folgenden Kategorien eingeteilt:

  1. Allgemein
    1. Abgabe
    2. Meilensteine
  2. Aufbau
    1. Modul: Manöverauswahl
    2. Modul: Modell
    3. Modul: Auswertung
  3. Software/Werkzeuge
  4. Nachhaltigkeit
  5. Dokumentation


ID Typ Kapitel Inhalt
Tabelle 1: Wichtigste Anforderungen aus dem Lastenheft
001 A 1 Das Vorgehen muss nach dem V-Modell erfolgen.
004 A 1.1 Die Abgabe der Arbeitsergebnisse muss je Meilenstein per SVN erfolgen.
016 A 2 Die Betrachtung muss bei einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit erfolgen.
019 A 2 Das Modell muss übersichtlich in folgende drei Module aufgeteilt werden:
  • Manöverauswahl
  • Modell
  • Auswertung
020 A 2 Innerhalb der Module muss die Aufteilung in sinnvolle Komponenten erfolgen
(Reifen, Karosserie, Gierdynamik, Berechnung Schwimmwinkel vorne/hinten)
030 A 3 Es muss die Matlab Version 2020a mit Standard-Toolboxen verwendet werden

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

Gemäß dem funktionalen Systementwurf aus der Seminaraufgabe wurde der technische Systementwurf erstellt. Der technische Systementwurf wurde in drei Module unterteilt: Manöverauswahl, Modell und Auswertung (siehe Abbildung XX). Er beinhaltet die Definition der Schnittstellen sowie die Benennung der Komponenten und deren Aufgaben.

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

Im Modul Manöverauswahl erfolgt die Wahl des spezifischen Lenkmanövers. Weiterhin werden hier die Eingangsgrößen Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und vorderer Lenkwinkel für das Modell bestimmt. Das Modul ist in Abbildung XX dargstellt.

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX


Das Modul Modell ist in vier Komponenten unterteilt: Reifen, Karosserie, Gierdynamik und Schwimmwinkel. In diesem Modul erfolgen die Berechnungen des Modells.

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

Die zur Berechnung notwendigen Parameter werden aus einem Matlab-Skript in das Modell geladen. Diese wurden der Seminaraufgabe entnommen und sind in Tabelle XX dargestellt.

Parameter Beschreibung Einheit
Tabelle 2: Geladene Parameter aus dem Matlab-Skript
Achsseitensteifigkeit vorne
Achsseitensteifigkeit hinten
Schwerpunktabstand zur Vorderachse
Radstand
Masse des Fahrzeuges
Massenträgheitsmoment

Im Modul Auswertung werden die berechneten Signale mit Hilfe eines Scopes dargestellt (siehe Abbildung XX). XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

Komponentenspezifikation

Mit Hilfe der Komponentenspezifikation werden die Aufgaben, das Verhalten, der innere Aufbau sowie die Schnittstellen der einzelnen Komponenten definiert. Die Module "Manöverauswahl" und "Auswertung" beinhalten keine weiteren Unterteilungen in Komponenten. Mathematische Berechnungen werden ausschließlich in dem Modul "Modell" durchgeführt, weshalb im folgenden auf die einzelnen Komponenten dieses Moduls eingegangen wird. Die zur Berechnung verwendeten Gleichung entstammen dem Skript "Fahrwerksmanagement" von Herrn Prof. Dr.-Ing. Göbel.

Reifen

Der Achs-Schräglaufwinkel ist die Differenz aus dem Lenk- und Achs-Schwimmwinkel und wird für die Vorder- und Hinterachse mit folgenden Gleichungen berechnet:

Da im Rahmen dieser Seminaraufgabe angenommen wird, folgt daraus:

Das Produkt aus Schräglaufwinkel und Achsseitensteifigkeit ergibt die Querkräfte an den Rädern bzw. Achsen.

Karosserie

In der Komponente Karosserie werden die Kräfte und Beschleunigungen in Längs- und Querrichtung am Fahrzeugschwerpunkt berechnet.

Gierdynamik


Durch Integration der Gierwinkelbeschleunigung erhält man die Gierrate .

Schwimmwinkel

Programmierung/Modellierung

Ergebnis

Zusammenfassung

Arbeitsergebnisse

Literaturverzeichnis


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