Modellbildung und Simulation von Fahrzeugmodellen unterschiedlicher Komplexität

Die vorliegende Arbeit besteht aus zwei Untersuchungsschwerpunkten. Zum einen wird die Erstellung und die Validierung von Mehrkorperfahrzeugmodellen beschrieben. Zum anderen wird das Fahrgefuhl des Fahrers an einem bewegten Fahrsimulator in Abhangig-keit von der Fahrzeugmodellkomplexitat bewertet. Zunachst wurden exemplarisch zwei Fahrzeugmodelle unterschiedlicher Komplexitat er-stellt: ein generisches Fahrzeugmodell mit einer verhaltnismasig einfachen Radaufhan-gung und ein spezielles Fahrzeugmodell mit komplexen Radaufhangungen. Die Modelle wurden auf der Grundlage eines topologischen Modellierungsansatzes zur Erstellung von Mehrkorpermodellen erstellt. Das generische Fahrzeugmodell stellt durch seine vergleichsweise einfache Parametrie-rung ein vielseitig einsetzbares Modell dar. Zur Eigenschaftsabsicherung des generischen Modells wurde eine Vorgehensweise beschrieben, die eine Sensitivitatsanalyse der Mo-dellparameter mit einer nachgeschalteten Parameteridentifikation enthalt. Das dafur not-wendig Referenzmodell wurde aus Fahrzeugdaten und Fahrdynamikmessungen erstellt und spiegelt die Kompaktklasse mit ihren spezifischen Parametern und ihrem typischen Fahrverhalten wider. Das spezielle Fahrzeugmodell bildet eine bestimmte Fahrzeugklasse sehr genau ab. Die Radaufhangungen werden dabei detailliert modelliert und konnen zudem modular ausge-tauscht werden, wodurch eine Ausgangsbasis fur unterschiedliche Fahrzeugtypen ge-schaffen wird. Fur diesen modularen Ansatz wurden speziell eine MacPherson-Federbeinvorderachse und eine Mehrlenkerhinterachse umfassend hergeleitet. Die Radki-nematik der Vorder- und Hinterachse wurde anhand von gemessenen Anlenkpunkten si-muliert. Der simulierte Sturz- und Spurwinkelverlauf beider Achsen wurde mit Messungen verglichen und bewertet. Daraufhin wurden das generische und spezielle Fahrzeugmodell anhand einer stationaren Kreisfahrt fahrdynamisch gegeneinander ver-glichen und bewertet. Das generische Modell konnte sehr gut an das Referenzmodell angepasst werden. Schon ein minimaler Satz an Parametern reicht aus, um das Fahrverhalten angemessen an die des Referenzmodells anzupassen. Auch wenn das generische Fahrzeugmodell sich vom speziellen Fahrzeugmodell in der Nachbildungstiefe unterscheidet, ist die Wiedergabe des Fahrverhaltens genugend und fur viele Anwendungsfalle und Untersuchungen mehr als ausreichend. Zudem benotigt das generische, im Vergleich zum speziellen Fahrzeugmo-dell, weniger Rechenzeit und ist dadurch echtzeitfahig. Fur viele Anwendungen, bei de-nen es auf die Rechenzeit ankommt, ist das generische Fahrzeugmodell ein willkommener Kompromiss zwischen Rechenzeit und Abbildungsgute. Zudem besticht das generische Fahrzeugmodell durch seine Anpassungsfahigkeit an unterschiedliche Fahrzeugklassen. Abschliesend wurde in einem Praxistest das Fahrgefuhl des Fahrers an einem bewegten Fahrsimulator in Abhangigkeit von der Fahrzeugmodellkomplexitat durch eine Signifikanzuntersuchung bewertet. In dieser Probandenstudie wurden ein Einspurmodell (Mo-dell A), ein erweitertes Einspurmodell (Modell B), ein Zweispurmodell mit vergleichsweise einfacher Radaufhangung (Modell C) und das generische Zweispurmodell (Modell D) verwendet. Die Modelle A-D wurden validiert, um das Fahrverhalten des Referenz-modells wiederzugeben. Die Untersuchungen ergaben, dass der Modellkomplexitatsgrad nicht notwendigerweise hoch sein muss, um den Fahrer ausreichend in die hier gestellte Fahraufgabe und die Si-mulationsumwelt einzugewohnen. Obwohl Modell C mit einer einfachen und Modell D mit einer komplexen Radaufhangung modelliert wurden, konnten bei den gefahrenen Manovern keine signifikanten Unterschiede im subjektiven Fahrverhalten festgestellt werden. Zudem ist anzumerken, dass Modell B trotz seiner verhaltnismasig einfachen Modellierung fur einen grosen Teil an Fahraufgaben am Fahrsimulator empfohlen wer-den kann, da es einen guten und weitgehend realistischen Fahrerimmersionsgrad realisiert.