Modulare Simulation mechatronischer Systeme mit Anwendung in der Fahrzeugdynamik:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1997
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 20]
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| adam_text | Titel: Modulare Simulation mechatronischer Systeme mit Anwendung in der Fahrzeugdynamik
Autor: Rükgauer, Andreas
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Andreas Rükgauer, Künzelsau Modulare Simulation mechatronischer Systeme mit Anwendung in der Fahrzeugdynamik Reihe 20 : Rechnerunterstützte Verfahren Nr. 248
v Inhalt Notation und Formelzeichen IX 1 Einführung 1 1.1 Motivation.................................... 1 1.2 Stand der Technik und Literaturübersicht................... 2 1.2.1 Integrationsverfahren.......................... 3 1.2.2 Simulationsprogramme......................... 5 1.2.3 Fahrzeugdynamik............................ 6 1.3 Zielsetzung der Arbeit.......... 7 2 Modulare Beschreibung dynamischer Systeme 10 2.1 Systembegriff und Blockdarstellung...................... 10 2.1.1 Rückwirkungsfreiheit und Blockdarstellung.............. 10 2.1.2 Globale Systemstruktur ........................ 12 2.1.3 Zustandsdarstellung........................... 13 2.2 Mehrkörpersysteme............................... 14 2.2.1 Bewegungsgleichungen......................... 15 2.2.2 Mechanische Deskriptorsysteme.................... 21 2.2.3 Kraftkopplung....... 24 2.3 Modulare Subsysteme.............................. 25 2.3.1 Modulare Mehrkörpersysteme mit Gelenken............. 25 2.3.2 Aufwandsbetrachtungen . ....................... 33 2.3.3 Hydraulik................................ 37 2.3.4 Elektrische Energiewandler......... 39
VI _ Inhalt 3 Bewertung von Methoden zur numerischen Zeitintegration 42 3.1 Grundbegriffe................................... 43 3.1.1 Numerische Methoden . . .......................43 3.1.2 Integration mechatronischer Systeme .................46 3.2 Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen................ . 48 3.2.1 Diskretisierungsansätze................. 48 3.2.2 Bewertung der Verfahren........................49 3.3 Lösung mechanischer Deskriptorsysteme ..... 56 3.3.1 Numerische Eigenschaften....................... 56 3.3.2 Zustandsmethoden und implizite Lösungsverfahren.......... 58 3.3.3 Projektionsverfahren.......................... 59 3.3.4 Bewertung der Verfahren........................ 65 4 Simulation modularer Systeme 68 4.1 Datenabhängigkeiten in modularen Systemen................. 68 4.1.1 Darstellung der Systemtopologie................ 4.1.2 Detektion und Kennzeichnung algebraischer Schleifen........ 70 4.2 Lösung algebraischer Schleifen......................... 72 4.2.1 Problemformulierung.......................... 73 4.2.2 Ermittlung von Durchgriffen...................... 74 4.2.3 Studie skalarer Lösungsansätze für algebraische Schleifen......75 4.2.4 Vektorielles Sekantenverfahren..................... 77 4.3 Partitionierte Integration............................ 78 4.3.1 Multi-Rate-Integration......................... 79 4.3.2 Numerische Eigenschaften.................... 81 4.3.3 Gewählter Ansatz............................ 82 4.3.4 Überwachung des zusätzlichen Fehlers.................88 5 Simulationsumgebung für modulare Systeme 93 5.1 Ansatz und Terminologie...................... 94 5.1.1 Konzept der modularen Simulation.................. 94
Inhalt - VII 5.1.2 Terminologie .......................... 96 5.1.3 Einbettung in vorhandene Software..................97 5.2 Modellschnittstelle...............................97 5.2.1 Diskussion verschiedener Ansätze...................97 5.2.2 Abbildung auf Datenstrukturen....................100 5.2.3 Interpretative Verarbeitung.......................100 5.3 Schnittstellen zu anderen Modulen.......................102 5.3.1 Integratoren................................102 5.3.2 Gelenke, Puffer und Filter.......................103 5.4 Modul-Import..................................103 5.5 Benutzerschnittstelle..............................104 5.5.1 Eingabesprache.............................104 5.5.2 Einbettung in die Rechnerumgebung........... 105 5.6 Interne Darstellung...............................106 5.6.1 Kopplungen...............................107 5.6.2 Subsysteme und Gesamtbewegungsgleichung.............107 5.6.3 Partitionierte Integration........................108 5.6.4 Simulationsablauf............................109 5.7 Anwendung am Beispiel der Pendelkette ...................111 5.7.1 Darstellung der Subsysteme......................111 5.7.2 Konfiguration der Simulation......................116 6 Dynamik von Fahrzeuggespannen 120 6.1 Mechatronisches Folgefahren..........................120 6.2 Beschreibung des dynamischen Systems................... . 121 6.2.1 Querdynamik eines Fahrzeugs.....................121 6.2.2 Lenkung.................................125 6.2.3 Andere Komponenten..........................127 6.2.4 Gesamtsystem..............................128 6.3 Simulationsergebnisse..............................131 6.3.1 Verfahrensvergleich...........................131
Inhalt VIII 6.3.2 Vergleich mit Versuchsdaten......................136 7 Zusammenfassung 140 Anhang 144 A.l Abstrakten Datentypen zur Darstellung von JIEMfOS-Modulen........144 A.2 NEWMOS -Syntax.................................155 Literatur 159
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