Eine prognosesichere physikalische Modellierung von Fahrzeugen wird heute durch komplexe Mehrkörpersimulationsmodelle (MKS) erreicht. Zur Steigerung der Prognosegüte sind flexible Bauteile, Regler und komplexe Komponentenmodelle in Ko-Simulation eingebunden. Obligatorisch sind hierbei empirische oder physikalische Reifenmodelle, die in den simulierten Betriebspunkten genau bekannt sind. Echtzeitfähige Fahrdynamikmodelle sind heute zumeist parametrische Modelle oder Mehrkörpersimulations-Modelle mit reduzierter Komplexität. Die Parametrierung der echtzeitfähigen Modelle geschieht vorwiegend über die Vermessung realer Prototypen und deren Komponenten. Zur Beurteilung der fahrdynamischen Eigenschaften von Pkw und Nfz sowie für Probandenversuche mit Fahrerassistenzsystemen wird bei der Daimler AG der dynamische Fahrsimulator mit Hexapoden und einem zusätzlichen Linearantrieb mit 12 Meter Bewegungsraum eingesetzt, der zu den weltweit leistungsfähigsten seiner Art zählt. Ziel ist nun eine kinästhetische Erfahrung der Fahreigenschaften des vollständig in der MKS modellierten Fahrzeugs in Closed-Loop Manövern zu ermöglichen. Neben der Bereitstellung einer geeigneten virtuellen Testumgebung für Lastfälle und der Überführung von modellbasierten Prototypen in parametrische Modelle, stellen insbesondere die Automatisierung der Parametrisierung und die Validierung der Methode Herausforderungen des vorgestellten Projekts dar. Als echtzeitfähiges Simulationsprogramm wird ein Matlab Simulink® basiertes Open-Source Programm verwendet, welches sich zur individuellen Adaption der Modelle an spezielle Fahrzeugspezifikationen eignet. Validierungsversuche über Fahrdynamikprotokolle und Fahrdynamikrechnungen bestätigen die hohe Prognosegüte des über die MKS parametrierten Modells. Im Folgenden ist eine automatisierte Berechnung notweniger Lastfälle von modellierten Fahrzeugen in der MKS und die Konvertierung der notwendigen Parameter aus den Ergebnissen dieser Simulationen in die entsprechenden Eingangsdateien des parametrischen Modells umgesetzt worden. Die Methode ist anhand 3 unterschiedlicher Baureihen mittels fahrdynamischer Messfahrten validiert. Das somit bedatete Modell ist über eine standardisierte Schnittstelle in die Fahrsimulator-Umgebung eingebunden und bewährt sich dort in der subjektiven Beurteilung verschiedener Modellvarianten. In der Veröffentlichung wird das methodische Vorgehen von der komplexen MKS bis zur Nutzung am Fahrsimulator dargestellt. Mit der vorgestellten Systematik eröffnen sich neue Möglichkeiten in der Komponentenentwicklung und -Beurteilung während der Konzeptphase.
The physical modeling of vehicles is done today with the help of multi-body simulation models (MBS). In order to improve the prediction capability of the models; flexible parts, control systems and complex component models are implemented into the MBS environment. It is implied at this point that empirical or physically valid tire models are available. Vehicle dynamic models capable of real time computing are made possible through parametric or MBS models with reduced complexity. The parameterization is mainly achieved through measurements from prototypes and their components. In order to be able to assess the vehicle dynamic characteristics of passenger cars and trucks as well as testing advanced driver assistance systems, Daimler AG uses its dynamic driving simulator. The simulator, one of the world's most powerful of its kind, is equipped with a hexapod and an additional 12 m linear drive. The aim is to now kinesthetically perceive the driving characteristics of the MBS modeled vehicle in closed-loop maneuvers. Apart from the provision of a virtual test environment for maneuvers and the transfer of model based prototypes into parametric models, the automatic parameterization and validation of the methods represents a challenge of the introduced project. A Matlab/ Simulink® based open-source program, capable of real time simulations, is used which enables the adaptation of the models to the individual vehicle specifications. Validation tests with vehicle dynamic protocols and calculations ascertain the high predictability of the MBS parameterized models. As a following step, the automatic execution of important maneuvers with the MBS modeled vehicle and the conversion of important parameters from the result files to the respective inputs of the parametric model was realized. The method is validated with the help of three different model ranges through vehicle dynamic test drives. The model is consequently implemented into the environment of the driving simulator with the help of a standard interface and proves itself in the subjective assessment of different model ranges. Within the scope of this paper, every step from the methodical approach of building the complex MBS model to the implementation in the driving simulator is presented. New possibilities in component development and assessment during the concept phase are made available through the introduced system.
Kinästhetische Erfahrung der Handling-Eigenschaften digitaler Prototypen auf Basis der Mehrkörpersimulation im Closed-Loop Versuch
Kinesthetic perception of the handling behavior of digital prototypes on the basis of multi-body simulation in closed-loop testing
2013
14 Seiten, Bilder, 10 Quellen
Conference paper
German
Mehrkörpersimulation , Simulationsprogramm , Fahrdynamik , Fahrsimulator , Mehrkörpermodell , Fahrerassistenzsystem , Validierung , kinästhetische Wahrnehmung , Regelkreis , Fahrzeugdynamik , Personenkraftwagen , Prädiktion , dynamisches Modell , dynamische Charakteristik , Linearantrieb , Echtzeitsimulation
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