Um in der Fahrzeugentwicklung die Funktion neuer Komponenten per Computer testen zu können, wurde ein modular aufgebautes Simulationsprogramm aufgebaut, in dem Fahrwerk, Chassis, und Antriebsstrang als Mehrkörpermodell nachgebildet ist. Hinzu kommen Module für die Bremshydraulik, die Federung und die elektrischen Regelungssysteme incl. der Sensoren, Regler und Aktoren. Auch die Umgebung mit allen ihren Einwirkungen auf das Fahrzeug wird simuliert. In einer reinen Softwaresimulation läßt sich die Kommunikation zwischen realen und virtuellen Komponenten nicht korrekt abbilden. In der hybriden Variante 'Hardware-in-the-Loop' (HIL) werden reale Baugruppen mit ihrer Steuersoftware in ein virtuelles Fahrzeug eingebunden. Auch die zeitlich korrekte Kommunikation wird dabei beachtet (HIL-Echtzeitsimulation). Anhand des Tests einer EPS-Regelung (electronic stability programm) unter winterlichen Bedingungen wird die Vorgehensweise dargestellt. Im Fahrzeug variiert die EPS beispielsweise den Druck in den Radbremszylindern, indem es elektromagnetische Ein- und Auslaßventile über den Spulenstrom ansteuert. Die Spulenwicklungen und alle anderen relevanten elektrischen Komponenten der Bremszylinder werden im Labor aufgebaut, während einer großer Teil der Sensorsignale aus der Simulation kommt. Innerhalb einer Millisekunde löst der Rechner dazu alle dynamischen Gleichungen und generiert die Steuersignale für den realen Prüfstand. Eine DEC-Alpha-Workstation simuliert das gesamte Fahrzeug. Durch das für Echtzeitanwendungen optimierte Betriebssystem Open-VMS ist diese Software auf jeden Standardrechner zu übertragen. Um möglichst viel Rechenzeit für die eigentliche Simulation freizuhalten, erledigt ein separater Computer alle mit dem Eingang und Ausgang von Daten erforderlichen Schritte wie Pegelwandlung, Zählung und Generation von Sensorsignalen. Zur Validierung werden die Modellparameter solange mit Ergebnissen aus dem realen Fahrversuch verglichen und angepaßt, bis Simulation und Realität einander in engen Toleranzen entsprechen.
Ein fast virtueller Prüfstand. Computersimulation
A nearly virtual test stand
Spektrum der Wissenschaft ; 7 ; 92-94
1999
3 Seiten, 1 Bild
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
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