Master's Thesis

Validation of Simplified Vehicle Model According to Complex MBS model

Final Thesis 5.1 MB

Author of thesis: Bc. Ondřej Vlaha

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jan Fojtášek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Lubor Zháňal, Ph.D.

Abstract:

This master’s thesis deals with the parametrization and validation of a simplified vehicle model of the Volkswagen Multivan T6 in the IPG CarMaker based on reference multibody model from MSC Adams Car. The validation was performed by comparing four driving maneuvers covering both longitudinal and lateral vehicle dynamics. The validated model was used for testing safety scenarios in a virtual environment of a modelled intersection in Brno, where the effectiveness of automatic emergency braking and an evasive maneuver were compared.

Keywords:

CarMaker, Adams Car, validation, parametrization, vehicle dynamics, multibody system

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval zkušební komisi svou závěrečnou práci a zodpověděl otázky oponenta. Otázky oponenta: 1) Vysvětlete tvrzení, že tuhé odpružení zajišťuje oproti měkčímu stabilnější kontaktní sílu mezi vozovkou a pneumatikou (kap. 1.1.3, str. 18). Hodnocení: Zodpovězeno. 2) Na základě čeho došlo k posunu zařazení Pacejkova modelu mezi semi-empirické (kap. 2.3) a co toto označení znamená? Hodnocení: Zodpovězeno. 3) V Tab. 7 vychází pro úhel klonění primární validační metrika NRMSE 48 %. V textu je správně vysvětlen důvod této abnormálně vysoké hodnoty, ale není zřejmé řešení. Která alternativní metrika je tedy pro tyto průběhy vhodnější? Hodnocení: Zodpovězeno. Následně odpovídal na otázky členů zkušební komise: 1) Co je to anti-dive a anti-lift? Hodnocení: Zodpovězeno. 2) Jakými charakteristikami jsou definovány? Hodnocení: Zodpovězeno. 3) Proč uvažujete konstantní tlumení? Hodnocení: Částečně zodpovězeno. 4) Byly uvažovány rozdílné modely pneumatik v obou prostředích? Hodnocení: Zodpovězeno. 5) Jak byl implementován vyhýbací manévr? Hodnocení: Zodpovězeno.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automotive and Material Handling Engineering (N-ADI-P)

Composition of Committee

doc. Ing. Petr Porteš, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. František Bauer, CSc. (místopředseda)
RNDr. Dr. Jiří Kalčík (člen)
Ing. Zdeněk Novosad (člen)
Ing. František Zapletal, Dr. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jan Fojtášek, Ph.D.

Cílem práce bylo provést parametrizaci a validaci zjednodušeného modelu vozidla v prostředí IPG CarMaker na základě referenčního multibody modelu v MSC Adams Car, přičemž validace měla být podložena porovnáním jízdních manévrů a následným využitím validovaného modelu pro simulace bezpečnostních scénářů. Student k práci přistupoval zodpovědně, pracoval samostatně a pravidelně konzultoval. Předložená práce splňuje cíle nad rámec zadání, je dobře strukturovaná, logicky uspořádaná a po formální stránce na dobré úrovni. Ocenit lze zejména tvorbu digitální podoby reálné křižovatky, provedení kompletní parametrizace modelu vozidla pro simulace v reálném čase, který je validován vůči MBS modelu i reálným datům, následně ověřen v celkovém řetězci simulace pokročilých asistentů včetně snímačů a okolní dynamické i statické scény. Pro srovnání výsledků simulací a dat z měření byly zvoleny vhodné metriky. Autor dále prokázal svou schopnost využití moderních simulačních nástrojů včetně napojení na funkci nouzového brzdění. Pomocí tohoto komplexního ověřeného modelu bylo pak provedeno také srovnání dvou strategií odvrácení srážky se stojícím vozidlem v realistickém prostředí a celá studie také vyhodnocena.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Lubor Zháňal, Ph.D.

Závěrečná diplomová práce se zabývá problematikou multi-body modelů vozidla, přičemž cílem je zejména validace a porovnání zjednodušených modelů.

První kapitola je věnována popisu základních typů matematických modelů vozidla. Většina pojmů je vysvětlena dobře, ale místy se nacházejí zavádějící až nepravdivá tvrzení (např. omezení propojení jen s jedním dalším tělesem u otevřeného kinematického řetězce, což je navíc v přímém rozporu s použitým ilustračním obrázkem).

Druhá kapitola se zabývá popisem matematických modelů pneumatik, které je možno využít v rámci multi-body modelů. Modely a vzájemné rozdíly jsou popsány veskrze srozumitelně, nicméně úvodní obrázek (č. 10) má spíš roli kryptickou než ilustrativní.

Následuje třetí kapitola, kde jsou znenadání rozebírány ADAS systémy. Důvod zařazení této kapitoly není zatím na první pohled zřejmý, byť v pozdějších kapitolách (5 a zejména 6) se souvislost ukáže. Rozebírání jednotlivých typů senzorů (např. kamery, radary, lidary) ale v kontextu práce působí mírně nadbytečně.

Čtvrtá kapitola se vrací k hlavnímu tématu a tím je samotná příprava multibody modelu. Autor popisuje strukturu referenčního modelu v prostředí ADAMS a následně zjednodušený model v prostředí CarMakeru, jeho parametrizaci a validaci. Tato část je provedena poměrně důkladně včetně vzájemného porovnání obou modelů v rámci základních manévrů typu akcelerace, brzdění a zatáčení.

Pátá kapitola je věnována popisu práce s prostředím CarMakeru a přípravě virtuálního prostředí, ve kterém se poté odehrává samotná simulace. Vytvořený model křižovatky (na ulici Koliště v Brně) vypadá velmi věrně a detailně, včetně budov a dopravního značení.

V poslední šesté kapitole je pak právě ve virtuálním prostředí CarMakeru realizován testovací manévr v podobě vyhýbání se překážce. Manévr je z hlediska testování multibody modelu zvolen dobře, neboť kombinuje jak příčnou, tak i podélnou dynamiku vozidla. Navíc je proveden a porovnám pro několik variant počátečních podmínek.

Byly tak naplněny všechny cíle zadání a celkově se jedná o poměrně zdařilou práci, která neobsahuje závažnější problémy jak po obsahové tak ani po formální stránce. Deklarované využití generativní umělé inteligence pro korekturu podpůrné úkony je v rámci rozumného rozsahu. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Vysvětlete tvrzení, že tuhé odpružení zajišťuje oproti měkčímu stabilnější kontaktní sílu mezi vozovkou a pneumatikou (kap. 1.1.3, str. 18).
  2. Na základě čeho došlo k posunu zařazení Pacejkova modelu mezi semi-empirické (kap. 2.3) a co toto označení znamená?
  3. V Tab. 7 vychází pro úhel klonění primární validační metrika NRMSE 48 %. V textu je správně vysvětlen důvod této abnormálně vysoké hodnoty, ale není zřejmé řešení. Která alternativní metrika je tedy pro tyto průběhy vhodnější?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová