Optimierung aktiver Fahrzeugfederungen durch Mechatronik-Simulation

Aus Zeit-, Kostenund Sicherheitsgründen kann heute bei der Entwickung von Fahrzeugen und ihren Komponenten auf die begleitende Rechnersimulation kaum mehr verzichtet werden. Die moderne Leichtbauweise in Kombination mit dem Einzug der Elektronik in ursprüngliche Domänen des Maschinenbaus (Federung, Bremsen, Lenkung) macht auch eine Simulationssoftware zur dynamischen und kinematischen Analyse von elastischen Fahrzeugen notwendig, die problemlos koppelbar mit Softwareprodukten anderer Disziplinen (CAD, FEM, Regelungstechnik, Elektronic, usw.) ist. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie man durch entsprechend gestaltete Schnittstellen zwei zunächst unabhängig entwickelte Pakete der Simulation bzw. der mehrzieligen Parameteroptimierung zum Zusammenspiel bringen kann, so daß eine Regleroptimierung mit dem komplexen Simulationsmodell im Entwurfszyklus eingesetzt werden kann ( „design-by-simulation"). Der vorliegende Aufsatz gibt eine kurze Beschreibung des zu einer Mechatronik-Software weiterentwickelten MKS-Programms SIMPACK und zeigt in zwei Anwendungsbeispielen die Auslegung von (semi-)aktiven Fahrwerksfederungen im Rahmen einer mehrzieligen Parameteroptimierung in der Simulationsund Entwurfsumgebung von SIMPACK und AND ECS. Das erste Beispiel demonstriert die Optimierung einer aus der Literatur übernommenen Regelung einer aktiven Fahrzeugfederung unter Verwendung eines komplexen verifizierten Modells eines Geländefahrzeugs hinsichtlich Fahrsicherheit und Komfort. Das zweite anwendungsnahe Beispiel behandelt die Auslegung des semi-aktiven Bugfahrwerks eines Transportflugzeugs im Hinblick auf Abminderung struktureller Schwingungsformen von Rumpf und Flügel (,,beaming").