Fahrzeugsystemdynamik und Fahrdynamikregelung
 - Modell - Analyse - Optimierung - Regelung
In der modernen Fahrzeugentwicklung ist die Simulation der Fahrzeugsystemdynamik eines virtuellen Prototyps, häufig unter Verwendung eines Mehrkörpersystemprogramms, unverzichtbar geworden. Die Erstellung eines mathematisch/physikalischen Simulationsmodells erfordert viel Erfahrung und fahrzeugspezifisches Grundwissen, um einerseits dem realen System gerecht zu werden, und andererseits das dynamische Verhalten des Fahrzeugs und seiner Komponenten richtig analysieren zu können. Dabei gehen konstruktive Auslegung und mathematische Systemanalyse Hand in Hand. Die numerische Auswertung des Modells ermöglicht beispielsweise eine zielführende Optimierung des (dynamischen) Systemverhaltens, die Minimierung von Bauteilbelastungen, die Erhöhung des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit oder die optimale Ausnutzung der eingesetzten Energieressourcen. Nicht immer sind diese Ziele allein durch Optimierung geeigneter Systemparameter zu erreichen. In diesem Fall helfen die Fahrzeug(teil)modelle Sollgrößen oder gewünschte Systemzustände festzulegen, um die nun zum Einsatz kommende Regelung der Fahr(zeug)dynamik oder des Verhaltens von Teilkomponenten auszulegen und erfolgreich einzusetzen.
- Reifen und Fahrdynamik
Wovon hängt die geglückte Auslegung eines ESP/ABS Systems ab? Die aktive Fahrsicherheit? Der Fahrkomfort? Was ermöglicht einen Kurvendrift, die schnellste Rundenzeit, das größte Fahrvergnügen? Der Reifen und sein Modell in der Simulation stellen den Kontakt mit der Fahrbahn her und bestimmen über die übertragenen Kräfte und Momente entscheidend das dynamische Verhalten des Fahrzeugsystems und die Qualität der Berechnung. Hochwertige Reifenmodelle unterstützen heute die virtuelle Fahrzeug- und Komponentenentwicklung, doch hängt der Erfolg nicht nur vom Verständnis der dynamischen Vorgänge ab, sondern auch von einer funktionsfähigen Kette Reifenhersteller, Reifenmodellersteller, Anbieter von Simulationsprogrammen und Anwender.Zu diesem Zweck hat die Forschungsgruppe Fahrzeugdynamik den sog. Tire Model Performance Test (TMPT) ins Leben gerufen und geleitet, siehe dazu u.a.P. Lugner, M. Plöchl (eds.): Tire Model Performance Test (TMPT), Vehicle System Dynamics, S1 (45), 2007.Tire Model Performance Tests (TMPT): tmpt.tuwien.ac.at
- Modellbildung des Fahrers
Was ist schwerer erlernbar, Autofahren oder Radfahren? Welchen Anteil hat das Fahrkönnen eines Motorradfahrers bei einem Unfall? Warum kann der Fahrer seinen Pkw beim "Elchtest" zum Kippen bringen? Der Mensch als Fahrer besitzt die Fähigkeit zu antizipieren, vorherzusehen, vorauszuschauen, zu regeln, zu kompensieren. Er lernt aus Erfahrung, und kann sich an unterschiedliche Fahrsituationen und Fahrzeug(typen) anpassen. Er besitzt individuelles Fahrkönnen, psychische und physiologische Eigenheiten.Und dennoch, die Entwicklung von Modellen des Fahrers erlaubt die Kombination von Fahrer, Fahrzeug und Umgebung als Gesamtsystem zu betrachten. Schließlich kann das Verständnis der gegenseitigen Beeinflussungen und Abhängigkeiten der drei Komponenten untereinander Antworten auf obige Fragen geben.
M. Plöchl, J. Edelmann: Driver models in automobile dynamics application, Vehicle System Dynamics, 7/8 (45), 2007.