Modelování závodní pneumatiky

Abstract

Cílem této práce je zvolit vhodný model pneumatiky, který bude schopen přesně vypočítat stacionární a přechodové síly a momenty které generuje pneumatika, bude snadno použitelný v různých simulacích jízdní dynamiky vozidla, přizpůsobit tento model datům z testování pneumatik, vytvořit zařízení pro testování vertikálního tlumení pneumatik a studovat vliv viskoelastických vlastností pneumatiky a drsnosti vozovky na interakci mezi pneumatikou a vozovkou. Jako hlavní model byl zvolen Pacejka Magic Formula 6.1. Pro fitování byla použita data TTC (Tire Testing Consortium) a firma VESevo poskytla potřebná viskoelastická data pneumatik pro model tření. Testování tlumení bylo provedeno na vlastním testovacím zařízení, data z tohoto testu byla získána pomocí počítačového vidění z videa vertikálního pohybu pneumatiky během testu. Výsledný model lze využít v různých simulacích, včetně simulací autonomního řízení. Model tření nám může poskytnout vhled do optimální teploty běhounu pneumatiky, což může být velmi užitečné pro nastavení vozidla. Závěrečná část práce se zaměřuje na úpravu stávajícího dvoustopého modelu vozidla, implementaci přizpůsobeného modelu pneumatiky a validaci modelu vozidla pomocí testů Ramp steer a Step steer.

The aim of this thesis is to chose a suitable tire model that can accurately calculate tire steady-state and transient forces and moments, be easily applicable to various vehicle dynamics simulations, fit this model to tire testing data, create a rig to test vertical tire damping and study the effect of visco-elastic tire properties and road roughness on the tire-road friction interaction. The Pacejka Magic Formula 6.1 was chosen as the main model. TTC (Tire Testing Consortium) data were used for forces and moment fitting and VESevo provided the necessary visco-elastic tire data needed for the friction model. The Damping test was carried out on a custom testing rig, the data from this test was extracted using computer vision from a video of the tire vertical motion during the test. The final model can be applied to various simulation including autonomous driving simulation. The friction model can give us insight into optimal tire thread temperature which can be very helpful for vehicle setup. The final part of the thesis is focused on modifying an existing twin-track vehicle model, implementing the fitted tire model and validating the vehicle model on Ramp steer and Step steer tests. Some model parameters, particularly the numerical tire model coefficients, are not included in this thesis. These values are considered sensitive, as they provide a competitive advantage to the eForce Prague Formula team. However, the modeling process, structure, and validation steps are described in full.