用户故事

湾流航空开发飞行员在回路飞机模拟器

挑战

开发一个飞行员在回路飞机仿真设备,用于实时评估控制律设计和飞行显示

解决方案

使用Si金宝appmulink、Aerospace Blockset和Simulink编码器对数字飞行控制系统和飞机动力学进行实时建模和仿真

后果

  • 成功的第一次飞行
  • 加速发展
  • 逼真的飞行测试准备环境

“在紧张的时间安排下,我们开发了一个半实物仿真实验室,在该实验室中,我们可以轻松评估各种控制系统,并在需要时快速调整控制律的前馈路径。如果没有MathWorks工具,我们将无法完成最后期限。”

Nomaan Saeed,湾流航空公司
湾流航空模拟器的驾驶舱。

利用飞行测试来评估飞行控制架构、评估数字控制律的实施,以及开发先进的飞行显示器,既昂贵又耗时。湾流航空航天公司的工程师通过使用MathWorks工具来解决这些问题,开发了一个飞行员在环飞行器模拟实验室。该实验室包括一个驾驶舱模拟器与飞行员界面,飞行控制显示,和窗口视图。控制和显示连接到一个基于高保真Simulink模型的实时仿真,包括空气动力和发动机力和力矩、运动方程、飞机传感器、控制面驱动和飞行控制律。金宝app

湾流公司的飞行金宝app科学工程师Nomaan Saeed说:“利用Simulink和Aerospace Blockset,我们开发了一个模块化和可重构的仿真环境。MathWorks工具使我们能够快速评估控制律,修改我们的控制系统,并在模拟过程中立即看到这些变化对操控质量的影响。”

挑战

湾流公司的工程师需要建造一个灵活的飞行员在空中飞行模拟设施,包括一个六自由度的飞机模拟设施,为改进后的湾流G550的预定飞行测试做准备。

为了加快开发并满足紧迫的期限,团队计划将项目分为多个部分,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律。开发飞机动力学仿真的团队需要将模型进一步划分为更小的高保真子系统,包括襟翼控制单元、飞行动力学建模、空气数据传感器和系统、惯性参考单元、,攻角传感器将同时开发,然后集成到完整的飞机模拟中。

解决方案

湾流工程师使用Simulink、Aerospace 金宝appBlockset™和Simulink Coder™开发模拟器,并在模拟飞行期间实时评估控制律设计。

他们通过将现有的飞机方程转换为Simulink,开发了飞机动力学模型。这些方程最初是用Fortran开发的,基于传统的平地模型。该团队使用航空航天区块集,用圆形地球运动方程对该模型进行升级,该方程结金宝app合了地球的形状、旋转和重力的变化。

对于运动方程和风与湍流模型,工程师们采用了航空航天区块集中的预定义区块。

该团队还使用Aerospace Blockset执行坐标转换,转换欧拉角方向余弦矩阵。带控制系统工具箱™ 他们计算了特征值、固有频率和阻尼系数。Simulink中的模型引用使多个团队能够独立开发单个组件,并将它们分层组织成一个完整的系统。金宝app

在根据飞行试验数据验证飞机动力学模型后,该团队使用Simulink编码器自动生成C代码,并对其进行编译以创建飞机的实时仿真。一个单独的湾流团队在Simulink中开发了飞金宝app行控制系统模型。这两个模型通过共享内存进行通信,然后一起进行仿真。

模拟在解释模式下运行,使湾流工程师能够通过在信号上放置范围、引入故障和评估新算法来分析和调试运行的模型。

他们使用来自Aerospace Blockset的标准块,将Simulink模型连接到FlightGear飞行模拟软件,以显示基于飞机金宝app状态数据的窗口视图。

团队使用MATLAB®对模拟结果进行后处理,并创建一个用户界面,用于在模拟过程中改变飞行条件、选择机场和诱导故障模式。

湾流公司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广泛的用途,”Saeed说。“它是高度模块化和可重构的,因此我们可以轻松地在不同的飞机型号之间切换,或评估不同的组件。”金宝app

后果

  • 成功的第一次飞行. 在飞行控制计算机上执行控制律后,该小组驾驶飞机。赛义德说:“我们有一个最后期限,我们也达到了那个期限。”。“当我们驾驶飞机时,一切都按计划进行。”

  • 加速发展.赛义德指出:“如果没有MathWorks工具,我们就无法在截止日期前完成任务。“通过使用相同的工具来开发飞机动力学模型和驾驶员在回路中的模拟,我们可以快速开发和评估控制系统。”

  • 逼真的飞行测试准备环境. 湾流利用模拟实验室为试飞员进行飞行测试做准备。飞行员报告说,该模拟器与实际飞机的飞行特性非常吻合,为飞行试验的准备提供了良好的环境。

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