Der Inhalt dieser Arbeit stellt die Weiterentwicklung eines Verfahrens zur Bewertung des Seitenwindverhaltens von Kraftfahrzeugen dar, das am Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) entwickelt und in 2003 veröffentlicht wurde. Das Verfahren bewertet das Seitenwindverhalten aus Sicht des Fahrers und analysiert hierzu die Interaktion zwischen Fahrer und Fahrzeug bei Fahrt unter natürlichem stochastischem Seitenwind. Auf Basis der Frequenzantwort des geschlossenen Regelkreises Fahrer-Fahrzeug bei Seitenwindanregung wurden entsprechende Beurteilungskriterien entwickelt. Diese wurden so gewählt, dass die subjektive Bewertung des Fahrers bei Fahrt unter natürlichem Seitenwind wiedergegeben wird.Das entwickelte erweiterte Einspurmodell ist in der Lage, die Frequenzantwort einer breiten Palette von Fahrzeugkonzepten im erforderlichen Frequenzbereich bis zu 3 Hz abzubilden. Es beinhaltet eine Abbildung der Wankbewegung, des Rollsteuerns sowie des dynamischen Achsverhaltens, einschließlich der Einflüsse von Reifen und Elastokinematik. Das Modell benötigt ein Minimum an Parametern, die sowohl anschaulich als auch auf einfache Weise zu ermitteln sind. Es ist damit gut für den Einsatz in einem frühen Stadium der Fahrzeugentwicklung geeignet. Im angegebenen Frequenzbereich ist die Modellgüte mit der eines MKS-Modells vergleichbar. Dies ermöglicht eine alternative Verwendung detaillierter MKS-Modelle innerhalb des FKFS-Verfahrens zur Seitenwindbewertung. Der virtuelle Fahrer für Seitenwind steht nun für die Verwendung mit dem neu entwickelten Fahrzeugmodell zur Verfügung und kann darüber hinaus mit Modellen vergleichbarer Güte gekoppelt werden. Die dem Fahrermodell zu Grunde liegende Struktur gibt in nachvollziehbarer Weise die Informationsverarbeitung und Regeltätigkeit des Fahrers bei der realen Fahraufgabe wieder. Dies wurde durch die Analyse der menschlichen Regeltätigkeit bei einfachen manuellen Regelaufgaben erreicht. Wie in [73] wurde zur Modellierung des Zusammenhangs zwischen den Parametern des entwickelten Fahrermodells und den jeweiligen dynamischen Fahrzeugeigenschaften ein empirischer Ansatz gewählt. Dieser Zusammenhang spiegelt die Anpassung des Fahrerverhaltens an verschiedene Fahrzeuge wieder und macht den virtuellen Fahrer zu einem Werkzeug, welches die Vorhersage des Fahrerverhaltens unter Seitenwind für verschiedene Fahrzeuge ermöglicht. Das überarbeitete FKFS-Verfahren zur Bewertung des Seitenwindverhaltens erlaubt nun eine simulationsbasierte Bewertung der Fahrer-Fahrzeug Interaktion unter Seitenwindeinfluss für eine Vielzahl von Personenkraftfahrzeugen. Es wird damit den Erfordernissen eines digitalen Entwicklungsprozesses gerecht. Es ist in der Lage, in einem frühen Entwicklungsstadium Auslegungskriterien zur Verfügung zu stellen, die unmittelbar mit dem späteren Kundenurteil im Bezug auf das fertige Produkt korrelieren.

    The research work presented herein reflects the ongoing development of the FKFS approach for crosswind assessment of passenger vehicles, which has been established at the Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) and was first published in 2003. The approach assesses the crosswind behavior from the driver's perspective by evaluating the driver-vehicle interaction under natural stochastic crosswind. Based on the closed-loop system response to crosswind excitation respective assessment criteria have been developed. These criteria correlate to the driver's subjective evaluation acquired during driving tests.The developed enhanced single track model is capable of reproducing the frequency response of a large variety of vehicle concepts in the desired frequency range of up to 3 Hz. It includes rolling motion, roll steer and dynamic axle behavior including tire dynamics and elastokinematics. The model uses a minimum set of easy to understand and easy to obtain parameters and is well suited for use in an early stage of vehicle development. Within the specified frequency range the modeling accuracy is comparable to an MBS-model. This allows for an alternative use of detailed MBSmodels within the FKFS approach for crosswind assessment. The virtual crosswind driver is now calibrated to the newly developed vehicle model and to other modeling approaches featuring a comparable modeling accuracy. The underlying driver model structure reflects the driver's information processing and real world control behavior in a comprehensible way. This is achieved by analyzing basic human control behavior in manual control tasks with reduced complexity and information content. Like in [73] an empirical approach is used to model the interdependency between the driver model parameters and the dynamic vehicle characteristics. This interdependency models the driver's adaptation to different vehicles and generalizes the driver model to a virtual driver capable of predicting the steering response for different vehicles. The updated FKFS approach for crosswind assessment now allows a purely simulation based assessment of the driver-vehicle interaction under crosswind conditions for a large variety of passenger cars. It therefore fulfills the requirements of a digital design process. In an early stage of the development process it can provide design goals that directly correlate to the customer's subjective evaluation of the final product.


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    Title :

    An advanced approach for predicting and assessing the driver's response to natural crosswind


    Contributors:


    Publication date :

    2012


    Size :

    150 Seiten, Bilder, Tabellen, 84 Quellen



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    English