Nicht lineare Einspurmodell Flashcards
(22 cards)
Was kann man mit dem Fahrzeugmodell auf S.5–6 machen?
Das Modell beschreibt die Bewegung eines Fahrzeugs. Man kann damit analysieren, wie Kräfte wie Antrieb, Bremsung und Luftwiderstand auf das Fahrzeug wirken. Auch das Verhalten bei Kurvenfahrt oder bei verschiedenen Lenkwinkeln kann untersucht werden.
Was zeigt die Draufsicht auf S.7 und was sollte man kennen?
Die Draufsicht zeigt das Fahrzeug von oben mit wichtigen Größen: Lenkwinkel (δ), Schräglaufwinkel (α), Fahrzeugausrichtung (ψ), Kräfte an den Rädern und deren Lage (lv, lh). Diese helfen, das Kurvenverhalten zu verstehen.
Was passiert auf Seite 10?
Auf S.10 wird die Bewegungsgleichung für das Fahrzeug angegeben: Alle Kräfte (Reifenkräfte, Gewichtskraft, Luftwiderstand) werden summiert, um die Beschleunigung des Fahrzeugs zu berechnen.
Was ist die „Magic Formula“ bei der Reifenmodellierung (S.15)?
Die Magic Formula ist eine mathematische Formel zur Berechnung der Reifenkräfte. Sie berücksichtigt Schlupf und liefert realistische Werte für Seiten- und Längskräfte bei Kurvenfahrt und Beschleunigung.
Was ist Querschlupf und was ist Längsschlupf?
Antwort:
Längsschlupf entsteht, wenn das Rad durchdreht oder blockiert (Beschleunigung oder Bremsung).
Querschlupf beschreibt, wie schräg das Rad zur Bewegungsrichtung steht (Schräglaufwinkel), z. B. beim Lenken.
Was ist auf S.25 mit einem Kennfeld gemeint?
Ein Kennfeld zeigt z. B. das Motordrehmoment in Abhängigkeit von Drehzahl und Gaspedalstellung. Es zeigt, wie sich das Fahrzeug bei verschiedenen Eingaben verhält.
Was passiert bei Gaspedal- und Bremspedalstellung (S.26)?
Die Stellung der Pedale beeinflusst die Antriebs- und Bremsmomente. Mehr Gas bedeutet mehr Antriebskraft, mehr Bremse bedeutet mehr Verzögerung. Diese wirken auf Vorder- und Hinterachse verteilt.
Was sind die Einschränkungen des Modells (S.32)?
Das Modell macht Vereinfachungen, z. B. kleine Lenkwinkel, keine Änderungen der Fahrzeuggeometrie durch Kräfte, keine Trägheitskräfte von Fahrwerksteilen. Es ist also nicht perfekt realistisch, aber ausreichend genau für viele Simulationen
Was sind Eingänge und Ausgänge im Modell (S.31)?
Eingänge sind z. B. Lenkwinkel, Gaspedalstellung und Bremspedalstellung. Ausgänge sind z. B. Fahrzeugposition, Geschwindigkeit und Raddrehzahlen.
Wie wird ein Wankmodell aufgebaut (S.33)?
Es vereinfacht die Bewegung des Fahrzeugs in Kurven. Die Vorder- und Hinterachse werden zu einer Achse zusammengefasst, und das Fahrzeug kann sich um diese Achse seitlich „wanken“, wenn Querkräfte wirken.
Was ist das nichtlineare Einspurmodell (NLE)?
Antwort:
Das NLE ist ein vereinfachtes Fahrzeugmodell, bei dem das Fahrzeug als einspuriges System mit zwei Rädern dargestellt wird (eines vorne, eines hinten in der Mitte).
Dabei werden:
Vorder- und Hinterachse zusammengefasst,
Seitenkräfte nichtlinear berechnet (z. B. über die Magic Formula),
Reifenverhalten realistisch berücksichtigt (auch bei großen Lenkwinkeln und Schlupf).
Warum nennt man es „nichtlinear“?
Antwort:
Weil das Modell Reifenkräfte realistisch beschreibt – und die verhalten sich nicht proportional, sondern nichtlinear (also z. B. bei viel Schlupf steigt die Seitenkraft nicht mehr gleichmäßig).
Die Reaktion hängt vom Zustand ab (z. B. Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Reibung).
Was sind die Hauptannahmen im Einspurmodell?
Antwort:
Fahrzeug bewegt sich in der Ebene
Reifen sind auf einer Spur in der Mitte (idealisierte Achse)
Keine Wank- oder Nickbewegung
Kräfte wirken in Längs- und Querrichtung
Masse und Trägheit des Fahrzeugs werden berücksichtigt
Was sind die Eingänge des NLE?
Antwort:
Lenkwinkel δ
Antriebskraft (Motormoment)
Bremsmoment
Was sind die Ausgänge des Modells?
Antwort:
Fahrzeuggeschwindigkeit
Quer- und Längsbeschleunigung
Giergeschwindigkeit (Drehung um die Hochachse)
Fahrzeugposition und Richtung
Reifenkräfte
Was kann das NLE gut?
Antwort:
Es kann realistische Fahrmanöver gut abbilden – z. B. Kurvenfahrten mit starkem Lenken, Beschleunigen und Bremsen.
Es berücksichtigt Reifenschlupf, Seitenkräfte und Fahrdynamik genauer als ein einfaches lineares Modell
Was kann das NLE nicht? (Einschränkungen)
Antwort:
Es berücksichtigt nicht die Wankbewegung (Seitenneigung) oder Aufhängungskräfte.
Es kann keine dynamischen Effekte im Fahrwerk (wie Nickbewegung beim Bremsen) darstellen.
Es ist nur für ebene Fahrbahnoberflächen geeignet.
Keine 3D-Bewegung, kein vertikales Springen oder Rollen
Was ist der Unterschied zum linearen Einspurmodell?
Antwort:
Das lineare Modell rechnet mit festen Reifensteifigkeiten – das ist nur bei kleinen Winkeln und Kräften halbwegs genau.
Das nichtlineare Modell nutzt reale Reifenkurven, z. B. die Magic Formula → dadurch sind auch große Lenk- oder Schlupfwerte realistisch simulierbar
Wie werden die Reifenkräfte im NLE berechnet?
Antwort:
Mit Hilfe der Magic Formula nach Pacejka.
Sie liefert die Seiten- und Längskräfte in Abhängigkeit vom Schlupf und vom Schräglaufwinkel
Warum ist das NLE in der Fahrzeugentwicklung nützlich?
Antwort:
Weil es einfach genug ist, um schnell zu rechnen,
aber gleichzeitig realistisch genug, um echtes Fahrverhalten (Driften, Unter-/Übersteuern) zu simulieren.
Man kann damit z. B. Assistenzsysteme testen oder Fahrdynamik analysieren, ohne ein riesiges, kompliziertes Modell zu bauen
Was ist die Giergeschwindigkeit im Modell?
Antwort:
Das ist die Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugs um die Hochachse (Z-Achse).
Wenn du z. B. in der Kurve fährst, dreht sich das Auto – diese Drehung ist die Giergeschwindigkeit.
