用户故事

CARCO电子降低30%的开发成本

挑战

设计和制造一个运动测试系统,能够复制典型导弹制导系统在飞行中所经历的扰动

解决方案

使用MathWorks工具开发运动测试系统控制器的原型,生成代码,并与真实的机械系统进行仿真

结果

  • 开发成本降低30%
  • 设计时间缩短了两个多月
  • 控制器根据规格进行了优化

“如果没有MathWorks工具,我们将不得不使用C或Fortran来构建合适的仿真模型。在原型制作之前,我们无法同时分析控制器和机械系统的行为。”

罗伯特·彼得森,CARCO电子公司
CARCO的六自由度运动测试系统。

拦截导弹容易受到振动等高频动态运动的影响。这种敏感性会导致导弹闭环制导中的传感器视线误差。为了解决这个问题,工程师们使用飞行运动模拟器来复制干扰。然而,最先进的测试系统的带宽仅为60至100 Hz,导致测试结果不可靠。

CARCO Electronics使用MathWorks产品设计和下载188bet金宝搏制造了一个六自由度运动测试系统,可以在1000赫兹的频率下工作。MathWorks产下载188bet金宝搏品使他们能够一起模拟控制器和机械系统的行为,然后在构建昂贵的原型之前对控制系统进行优化,从而节省了CARCO的时间和金钱。

“如果没有MathWorks工具,我们就不会触及这个问题,”CARCO的工程副总裁罗伯特·彼得森说。“我们必须使用C或Fortran来构建模拟模型。在原型制作之前,我们无法同时分析控制器和机械系统的行为。那将是一场噩梦!”

挑战

CARCO需要开发一种运动测试系统,该系统能够准确地表示高达1000 Hz的低振幅、高频动态。他们是否能够制造出一种具有所需性能的机械仪器值得怀疑。设计传统Stewart平台(六足动物)它可以在1000赫兹的频率下工作,这是一个挑战。例如,机械结构必须是刚性的,但重量仍然很轻,而执行器和控制系统必须立即对运动作出反应。

因此,他们需要克服两大障碍:设计一个足够灵活的机械系统,以满足其结构要求,并创建一个能够实现1000 Hz响应率的控制器。为了满足高频要求,CARCO需要同时优化机械系统和控制器的部件。

就其本身而言,这些基本标准是可以满足的。然而,在一个集成系统中,它们提出了一个可怕的工程问题。

解决方案

CARCO使用MathWorks工具开发了一个高频运动模拟器,该模拟器由三个锚块、一个有效载荷安装板、六个下部和三个上部接头以及六个电磁线性执行器组成。

开发过程包括五个阶段:利用MATLAB对机械系统进行建模®和仿真软金宝app件®使用Simulink Coder™自动生成代码,使用Simulin金宝appk real - time™与真实运动测试系统进行模型仿真,使用Simscape Multibody™验证机械系统模型。

对于机械系统,CARCO设计了一套新的专门的机械执行器,并在Simulink中对这些执行器建模。金宝app

对于控制器,他们开发了一个多轴动态解耦控制系统,以最小化Stewart平台耦合运动学中的多个特征值的影响。他们使用Simulink和MATLAB实现了控制算法,并使用Simulink模块定义了控制系金宝app统的体系结构。每个系统子块定义了一个c可调用函数及其对应的输入和输出变量。

接下来,他们使用Simulink金宝app Coder生成ANSI®用C代码从他们的Simulink框图金宝app中表示控制律。

下一步,他们使用Simulink Real Time在生产金宝app环境中运行控制算法,并在PC兼容硬件上实时执行。然后,他们构建物理硬件,并通过使用Simulink Real Time将硬件连接到控制器来测试组合系统。

他们用Simscape Multibody验证了他们的设计。CARCO发现用Simscape Multibody构建一个复杂的模型是简单的,可以将开发时间缩短两个多月。

控制器正在进行集成和最终测试。

结果

  • 开发成本降低30%.在对MathWorks产品对CARCO的成本和生产力的影响进行了两年的研究后,卡内基梅隆大学软件工程下载188bet金宝搏研究所确定CARCO使用Simulink Coder自动代码生成降低了30%的开发成本。金宝app

  • 设计时间缩短了两个多月.“最初的模型花了大约三个月的时间来构建和验证,”Peterson解释道。“使用Simscape Multibody,模型在两周内完成。”

  • 控制器根据规格进行了优化. 彼得森说:“通过使用金宝appSimulink,我们发现了运动模拟器的最大动态性能,然后根据这些信息,确定了真实执行器的性能标准。”。“这使我们能够在生成任何代码之前优化设计。”

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