Seminaraufgabe SoSe 2021: Einspurmodell Gruppe D

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

Tabelle 1: Wichtigste Anforderungen aus dem Lastenheft

ID	Typ	Kapitel	Inhalt
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.

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

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

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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.

Tabelle 2: Geladene Parameter aus dem Matlab-Skript

Parameter	Beschreibung	Einheit
$c_v$	Achsseitensteifigkeit vorne	$N/rad$
$c_h$	Achsseitensteifigkeit hinten	$N/rad$
$l_v$	Schwerpunktabstand zur Vorderachse	$m$
$l$	Radstand	$m$
$m$	Masse des Fahrzeuges	$kg$
$J_{zz}$	Massenträgheitsmoment	$kg*m^2$

Literaturverzeichnis

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