Für die technische Entwicklung im automobilen Rennsport gilt die Rundenzeit als entscheidendes Kriterium. Durch eine Rundenzeitsimulation, die mit einer modellbasierten Fahrzeugbeschreibung das maximale Fahrzeugbeschleunigungspotential berechnet und die theoretisch minimale Rundenzeit vorhersagt, werden Entscheidungen in der frühen Phase des Entwicklungsprozess unterstützt. Die Berechnung der zeitminimalen Fahrlinie und Fahrzeuggeschwindigkeit ist aufgrund der Kopplung zwischen Fahrlinie, Geschwindigkeitsprofil und maximalem Fahrzeugbeschleunigungspotential sowie der nichtlinearen Dynamik der Fahrzeugbeschreibung numerisch aufwändig und konvergiert zu lokalen Optima. Zur Berechnung des zeitminimalen Manövers auf der Rundstrecke werden hauptsächlich direkte Methoden der Optimalsteuerung, quasistatischen Rundenzeitberechnung und Regelalgorithmen verwendet. Die verschiedenen Methoden werden auch kombiniert eingesetzt, um die Nachteile der jeweiligen Methode zu kompensieren. Die direkten numerischen Methoden der Optimalsteuerung lösen das System über einen Optimierungsalgorithmus, wobei die Dynamik des Systems in den Nebenbedingungen des Optimierers beschrieben wird. Der Nachteil der Methode besteht neben dem numerischen Aufwand darin, dass aufgrund der vielen Freiheitsgrade des Optimierungsraums die Gefahr besteht, dass die Lösungen zu lokale Optima konvergieren. Dieses Verhalten führt z. B. bei einer Parameterstudie zu Abweichungen zwischen zwei berechneten Rundenzeit, die keine durch die physikalische Modellierung erklärbare Ursache haben und damit Fehlinterpretationen im Entwicklungsprozess begünstigen. Die quasistatische Rundenzeitberechnung betrachtet nur die stationär eingeschwungenen Zustände des Systems. Die Methode weist sehr geringe modellbedingte Abweichungen zwischen den verschiedenen berechneten Rundenzeit auf, ist jedoch nicht in der Lage, transiente Zusammenhänge zu beschreiben. Die zur Rundenzeitminimierung eingesetzten Regelungsalgorithmen, die auch Fahrerregler genannt werden, stellen einen Fahrer nach, der das Fahrzeug im fahrdynamischen Grenzbereich führt. Ein Fahrerregler erlaubt die Verwendung einer einfachen Berechnung zur Manöverplanung, dessen zeitminimale Lösung anschließend mit einem durch den Fahrerregler geführten Vollfahrzeug abgefahren wird. Durch dieses Vorgehen wird die Rechenzeit gegenüber einer Manöverplanung, die mit einem Vollfahrzeugmodell arbeitet, reduziert. Aufgrund der unterschiedlichen Modellbeschreibung und des Verlusts der Steuerbarkeit des Fahrzeugs im Grenzbereich kommt es zu Abweichungen von der zeitminimalen Trajektorie. Diese Abweichungen erzeugen unerwünschte Rundenzeiteinflüsse, die, wie bei der Optimalsteuerung, durch das Berechnungsprinzip der Methode verursacht werden und nicht aus dem Rundenzeiteinfluss der physikalischen Modellbeschreibung des Fahrzeugs resultieren.


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    Titel :

    Erweiterte quasistatische Simulation zur Bestimmung des Einflusses transienten Fahrzeugverhaltens auf die Rundenzeit von Rennfahrzeugen


    Beteiligte:
    Völkl, Timo (Autor:in)

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2013


    Format / Umfang :

    135 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch