Manfred Mitschke

Driver-Vehicle-Lateraldynamics under Regular Driving Conditions

SUMMARY In order to minimize accidents and achieve comfortable handling it is necessary to analyse the control behaviour of the driver-vehicle system and adapt the vehicle to the driver. However, most of the tests have shown, that under normal driving conditions the driver adapts himself to the vehicle, which is exactly the other way round as it was originally thought. In this paper it would be shown, how the driver adapts himself to the vehicle and which technical parameters may effect this adaptation.

Schwingungskomfort im Kraftfahrzeug

Ein sehr wichtiges Ziel bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen ist neben den Gesichtspunkten der Fahrdynamik und der Fahrsicherheit ein guter Schwingungskomfort. Er verbessert zum einen das Wohlbefinden der Fahrzeuginsassen und tragt zum anderen auch zu einer Erhohung der Verkehrssicherheit bei, da die Konzentrationsfahigkeit weniger beeintrachtigt wird. Um den Schwingungskomfort schon wahrend der Entwicklungsphase eines Automobils berucksichtigen zu konnen, mussen objektive Bewertungsverfahren zur Verfugung gestellt werden. Aus diesem Grunde wurde am Institut fur Fahrzeugtechnik (IfF) der TU Braunschweig ein Modell zur Ermittlung des Schwingungskomforts im Fahrzeug fur regellose und periodische Schwingungen entwickelt. Das Modell berucksichtigt dabei sowohl die frequenzabhangige Schwingempfindung des Menschen als auch das Zusammenwirken mehrerer Schwingungskomponenten. Die Anwendung des Modells wird anhand stochastischer Fahrbahnunebenheiten und fur das Motorstuckern aufgezeigt.

An adaptive control model of a car-driver and the computer simulation of the closed-loop system

SUMMARY As the cornering stiffness of tire decreases on a wet surface, the performances of course tracking and course holding become worse. To compensate the deterioration of the vehicle dynamics, drivers tend to operate the steering wheel in a certain sense of adaptation. In this paper, a new adaptive control model of a human driver is presented using the theory of model reference adaptive control system (MRAC). The word “adaptive” in this paper means that the steering gain of a driver is not constant but changeable, corresponding to the change of vehicle parameters. With this adaptive control model, the computer simulation of the closed-loop system is carried out when the driver is going to modify his steering maneuver on wet surface.

Comparison of All-Wheel Steerings in the System Driver-Vehicle

SUMMARY Different load or tires and a drive on an ice-coated road can overcharge a driver to such an extend, that the result may be an accident. Therefore the aim of development is a self-acting compensation of the vehicle to different vehicle transfer behaviour (invariant vehicle behaviour). The calculation of so called optimal characteristics shows, that only rear-wheel steering cannot realize this aim of development. Therefore an additional front-wheel angle, which is not influenced by the driver, is necessary. A transfer function can be calculated in order to get controlled steering of the rear wheels without the influence of load. It is not possible to realize optimal characteristics, because the parameters of the vehicle are difficult to measure. Only an optimal diagnosis and control of driving condition realize a relief for the driver in every driving situation in order to avoid most of the accidents. The often demanded sideslip angle compensation only worsens driving conditions on ice-coated roads...

Zweiachsiges Kraftfahrzeug, Unebenheits-Einspuranregung

Zum Anfang des Kap. 13 wurden vier Vereinfachungen eingefuhrt, um das Kraftfahrzeug einschlieslich eines Insassen durch ein Dreimassensystem anzunahern. Es wurde nur uber einen Punkt zu Hubschwingungen angeregt, der Radstand war unendlich gros, die Koppelmasse war Null, und der Mensch sas uber einer Achse. Nun wird ein Zweiachsfahrzeug nach Abb. 10.4b betrachtet, das an Vorder- und Hinterachse gleichzeitig erregt wird und bei dem der Aufbau nicht nur Hub-, sondern auch Nickschwingungen ausfuhren kann. Der Radstand ist endlich, die Koppelmasse im Allgemeinen ungleich Null, und der Mensch muss nicht mehr uber einer Achse sitzen.

Kraftfahrzeug, Unebenheits-Einpunktanregung

Von den einfachen Schwingungssystemen nach Kap. IX wird nun zu komplizierteren Systemen, zu den bei hoheren Fahrgeschwindigkeiten benutzten Kraftfahrzeugen ubergegangen. Wie zu Beginn des Teils B erlautert, wird ein vierradriges Kraftfahrzeug durch vier Unebenheitsfunktionen zu Schwingungen in den verschiedensten Richtungen angeregt.

Leistungsangebot, Kennfelder von Kraftfahrzeugantrieben

Nachdem in Kap. III die Widerstande und damit die erforderlichen Drehmomente und Leistungen an den Radern — kurz genannt der Momenten- und Leistungsbedarf — behandelt wurden, werden jetzt die von der Antriebsanlage angebotenen Momente und Leistungen — kurz das Momenten- und Leistungsangebot — betrachtet.

Instationäre Fahrt, Lenkwinkelrampe

Nach der stationaren Kreisfahrt auf konstantem Kreisradius ρ mit konstanter Fahrgeschwindigkeit \(\mathrm{v}\) (Kap. 28) soll nun die instationare Fahrt betrachtet werden. Es wird der schon in Abschn. 22.2.3 ff. diskutierte Fall der Lenkwinkelrampe behandelt, aber jetzt mit nichtlinearen Reifenkennlinien und damit bei hoheren Zentripetalbeschleunigungen.

Beurteilungsmaßstäbe und ihre Berechnung

Nach Abb. 10.2 muss das Schwingungsverhalten anhand von Beurteilungsmasstaben bewertet werden. Es werden als Kriterien die Radlastschwankungen und die auf den Fahrzeuginsassen einwirkenden Schwingungen behandelt, weiterhin die Gesamtfederwege am Rad und am Sitz. Die letzteren stellen zwar direkt keinen Beurteilungsmasstab fur den Insassen dar, indirekt geben aber genugend grose Federwege erst die konstruktive Voraussetzung zur Erzielung hohen Komforts.

Fahrleistungen und Kraftstoffverbrauch

In den vorangegangenen Kap. 5 und 6 wurden die Fahrwiderstande und die Kennfelder der Antriebsmaschinen besprochen. Nun wird beides zusammen, d. h. der Komplex der Fahrleistungen, betrachtet. Es wird die Hochstgeschwindigkeit eines Fahrzeuges, seine Steig- und Beschleunigungsfahigkeit und die Fahrt im Gefalle berechnet. Hinzu kommt die Hohe des Kraftstoffverbrauchs. In den Beispielen werden als Antriebsmaschinen meistens Verbrennungsmotoren mit mechanischen Kennungswandlern (Kupplung, Schalt- und Achsgetrieben) gewahlt.