ESA和空中客车使用基于模型的设计创建上阶段姿态控制发展框架

当有效载荷与发射器上阶段分离时，即使是小故障也可能导致意外的事件。例如，破碎的弹簧或误用的烟火紧固件可以将有效载荷发送到计划生组的旋转中。在过去，一个单独的工程组分析了分离力学，并提供了控制工程师的书面结果。

ESA和空中客车希望使用物理模型模拟分离故障，以测试控制器检测故障并进行纠正措施的能力。它们还需要模拟推进剂，管道，卡住阀的泄漏，以及一系列其他故障。此外，他们想运行优化以确定系统是否存在故障时的最坏情况性能。

ESA和空中客车工程师试图在开发中尽早在飞行计算机硬件上测试他们的控制算法。随着控制算法在复杂性中增长，它们会推动处理器性能和其他计算资源的限制。当在设计控制器的设计时，需要在代表飞行计算机上验证算法性能和资源利用的工程师，何时最容易纠正问题。

欧空局和空客工程师使用基于模型的设计与MATLAB和Simulink创建USACDF，使闭环仿真和验证控制算法与物理模型。金宝app

在Simulink中，金宝app工程师能够补偿推进剂分布不均匀造成的动态不平衡。他们将工厂模型与计算流体动力学(CFD)求解器耦合，通过闭环模拟分析推进剂晃动的影响。

他们使用Si金宝appmulink Design Optimization™进行了优化，通过识别质量、重心偏移和其他使系统指向误差最大化的系统不确定性的值，找到分离过程的最坏情况。

在statflow中开发了一个任务和车辆管理状态机^®模拟正常操作和故障模式的顺序决策逻辑。

该团队向模型添加了评论，并使用了Simulink要求™将模型的元素链接到Microsoft中金宝app定义的系统要求^®单词^®文档。稍后，该团队使用Simulink Repo金宝apprt Generator™创建包含注释、链接需求和每个需求的模拟结果的文档。

该工程师使用SimsceumaCupe Multibody™来为冷气和肼推动器的管道和阀门的模型创建分离机构和Simscape Fluids™的3D机械模型。他们的Simscape模型包括管道泄漏，卡住阀和其他分离故障。这使他们能够更完整地锻炼他们的控制算法。

使用嵌入式编码器^®，它们从控制器模型中生成C代码，并使用PolySpace Bug Finder™检查用于运行时错误的代码。使用软件循环测试验证此代码后，该团队使用它来对DSPACE进行实时测试^®ESA LEON2处理器上的硬件和稍后处理器循环（PIL）测试。

由此产生的USACDF被用于构建复杂轨道服务任务操作概念的演示。

• 设计迭代从一周减少到一天。空客公司的高级GNC专家Hans Strauch说:“使用基于模型的设计，我可以在一天内完成以前需要一周时间的设计迭代。”Bennani补充道:“我们需要比以前更少的迭代，因为我们可以执行跨多个领域的模拟。”
• 模拟和消除失效模式。“Simulink中的闭环模拟使我们能够在系统级别回答问金宝app题，以便我们以前无法以这种确切的方式回答，”Bennani说。“我们可以向系统工程师解释，在复杂的操作期间可能出现问题，并且在高水平的特定设计选择的效果下显示出问题。”
• 综合设计框架建立。“基于模型的设计使我们能够创建一个框架，使用最先进的鲁棒控制设计算法来设计飞行控制器，创建多领域物理模型，通过优化优化设计，并在目标硬件上生成PIL测试代码——所有这些都在相同的环境中，”Strauch说。