湾流航空航天公司开发了飞行员在环飞行模拟器

挑战

开发一种用于实时评估控制律设计和飞行显示的驾驶员在回路飞机仿真设施

解决方案

使用Si金宝appmulink、航段块组和Simulink编码器对数字飞控系统和飞机动态进行实时建模和仿真

结果

  • 首飞成功
  • 加快发展
  • 逼真的飞行试验准备环境

“在紧张的日程安排下,我们开发了一个驾驶员在环仿真实验室,在那里我们可以很容易地评估各种控制系统,并在需要时快速调整控制律的前馈路径。”没有MathWorks工具,我们就无法在最后期限前完成任务。”

Nomaan赛义德,湾流航空航天
湾流飞机模拟器的驾驶舱。

使用飞行测试,以评估飞行控制架构,评估数字控制法的实施,开发先进的飞行显示器既昂贵又费时。在湾流航空航天工程师通过使用MathWorks工具开发一个试点在半实物仿真机实验室解决这些问题。该实验室包括与导频接口,飞行控制显示器和窗口视图座舱模拟器。控制和显示部分被连接到基于空气动力学和发动机的力和力矩,运动方程,飞机传感器,控制面执行及飞行控制规律的高保真Simulink模型实时仿真。金宝app

“使用Simu金宝applink和航天模块库,我们开发了模块化和可配置的模拟环境,” Nomaan赛义德,飞行科学公司工程师湾流说。“MathWorks工具使我们能够快速评估控制的法律,修改我们控制系统,并立即看到对模拟过程中操纵品质这些变化的影响“。

挑战

湾流构建灵活飞行员在半实物仿真机设施,其中包括6度的自由度仿真飞机,准备​​修改的湾流G550的预定飞行测试工程师需要。

为了加速开发并满足紧迫的期限,团队计划将项目分成多个部分,并同时处理所有部分。飞行控制系统开发团队需要一个高度交互的建模和仿真环境来快速测试和评估控制规律。团队开发飞机动力学仿真模型需要进一步划分成更小的高保真subsystems-including襟翼控制单元,飞行动力学建模、大气数据传感器和系统,惯性参考单位,迎角传感器,同时开发,然后综合成一个完整的飞机模拟。

解决方案

湾流公司的工程师们使用Simulink中,航天模块库金宝app™,和Simulink编码器™开发的模拟器和评估模拟飞行过程中实时控制律设计。

他们将现有的飞机动力学方程转换成Simulink,从而建立了飞机动力学模型。金宝app这些方程最初是用Fortran语言开发的,基于传统的平面地球模型。该团队使用航空航天模块对该模型进行了升级,使用了包含地球形状、旋转和重力变化的地球运动方程。

对于运动方程和风和湍流模型,工程师们采用了航空航天块组中的预定义块。

该团队还使用航空航天区块进行坐标转换,转换欧拉角到方向余弦矩阵。他们使用Control System Toolbox™计算了特征值、固有频率和阻尼因子。Simulink中的模型引用使多个团队能够金宝app独立地开发单个组件,并将它们组织成一个完整的系统。

在根据飞行测试数据验证了飞机动力学模型之后,该团队使用Simulink编码器自动生成C代码,并将其编译成飞机的实时仿真。金宝app一个单独的湾流团队在Simulink中开发了飞行控制系统模型。金宝app这两个模型通过共享内存进行通信,然后一起进行模拟。

模拟以解释模式运行,使湾流工程师能够在模型运行时通过在信号上设置范围、引入故障和评估新算法来分析和调试模型。

他们使用来自航空航天区块集的标准区块,将Simulink模型与FlightGear飞行模拟软件连接起来,以显示基于飞机状态数据的窗口视金宝app图。

该团队使用MATLAB®到后处理的模拟结果,并创造改变飞行条件,选择一个机场,并在仿真过程中引起的故障模式的用户界面。

湾流继续为各种飞机使用模拟实验室。“由于Simulink的灵活性,我们可以将实验室用于多种用途,金宝app”Saeed说。“它是高度模块化和可重构的,所以我们可以很容易地在不同的飞机模型之间切换,或评估不同的组件。”

结果

  • 首飞成功。在飞行控制计算机上执行了控制律后,该小组驾驶飞机。赛义德说:“我们必须在最后期限前完成任务,我们也做到了。”“我们开飞机的时候,一切都按计划进行。”

  • 加快发展。“如果没有MathWorks工具,我们就不会满足我们的最后期限,”笔记赛义德。“通过使用相同的工具来开发飞机动力学模型和试点中,在环仿真,我们可以迅速地开发和评估的控制系统。”

  • 逼真的飞行试验准备环境。湾流使用模拟实验室为试飞准备试飞员。飞行员报告说,模拟器与实际飞机的飞行特性非常匹配,为飞行测试提供了良好的环境。