用户故事

MATLAB和Simu金宝applink帮助无人驾驶波音航天器着陆

挑战

设计一个可以在标准跑道上降落无能为力,无润的可重复使用的航天器的指导,导航和控制系统

解决方案

使用MathWorks的工具设计,测试和自动为GN&C系统自动生成代码

结果

  • 预算内快速发展
  • 成功的试飞
  • 继续发展的合同

“我对这次飞行试验的结果非常满意。这是开发阶段的重要一步。”

约翰富勒,波音

在Holloman空军基地,新墨西哥州,波音和美国空军的成功首次试验X-40A空间机动车辆(SMV)。“我们希望验证低速处理素质,并展示自主方法和降落能力,”波音幻影工程SMV项目经理John Fuller表示。“我们今天做到了。”

X-40A是一种90%可重复使用的实验太空飞行器,是新一代高度机动航天器的原型,将执行卫星部署、监视、后勤和空间站支持等任务。金宝app

X-40A成功的关键是使用MathWorks工具设计和建模的制导、导航和控制(GN&C)系统。

挑战

Boeing的一小组工程师被任务设计了设计GN&C系统,该系统将允许X-40A落地并在没有电源或飞行员的标准跑道上完全停止。该项目必须在严格的时间,资金和资源限制内完成。该软件需要在运营SMV中可重用。

X-40A机身长22英尺,翼展12英尺,重量约2600磅。它由机翼上的控制面引导,机翼上的控制面执行滚动和制动功能,而尾部的控制面控制俯仰和偏航。没有推进系统,车辆必须提升到其机动位置。

该团队需要开发,模型和模拟X-40A的飞行控制法,然后在现实寿命测试中测试它们。飞行控制法需要足够灵活,以适应在开发周期内对车辆设计所做的任何变化。横向和方向控制法必须为滚动和偏航率提供反馈,这将允许对跑道中心线转向的银行对匝数命令提供反馈。纵向控制法必须为将对飞行路径跟踪命令的音高速率提供反馈。

该项目还涉及航空电子设备,传感器,执行器和控制器的原型软件,并验证软件开发度量和流程。

解决方案

波音团队选择了MATLAB®,S金宝appimulink.®,S金宝appimulink编码器,控制系统工具箱,鲁棒控制工具箱,统计和机器学习工具箱,以及Sim金宝appulink设计优化。他们知道这些产品将简化软件实施,缩短从设计到下载188bet金宝搏软件再到验证的周期,并使他们能够随着车辆设计的成熟进行后期更改。

工程师使用Simulink和Matla金宝appb工具箱来创建,块图和模拟 - 测试飞行控制法。金宝appSimulink编码器用于自动为GN&C系统生成C代码。然后,他们修改了一个独立的Fortran仿真的空间穿梭Autoland算法,以适合X-40A配置。最后,他们验证了C和FORTRAN代码,直到结果相匹配。

在模型分析阶段,团队使用MATLAB和MONTE CARLO仿真技术来测试GN&C代码。它们还使用MATLAB和统计和机器学习工具箱来开发工具来处理和分析Monte Carlo数据。

X-40A分三个阶段进行测试:地面测试,检查子系统并验证和完善模型;系留飞行测试,检查动态传感器,验证牵引稳定性并收集压力数据;自由飞行测试。工程师在前两次测试中完善了Simulink模型。然后,他们使用MATLAB和工具箱进行分析为自由飞行试验准备的试验数据。金宝app

GN&C的初始实施为Simulink建模和4周进行了六周2周,单位测试。金宝app每个后续更新,包括验证和分析,花了一周。

结果

  • 预算内快速发展GN&C系统按计划完成,符合波音公司的授权,以证明低成本和快速开发。

  • 成功的试飞。美国陆军UH-60黑鹰直升机将X-40A拿到9,000英尺的高度,以启动GN&C系统的自由飞行测试。释放后,飞行控制系统接管并顺利,准确地引导了车辆到跑道着陆。

  • 继续发展的合同。GN&C软件的成功有助于波音赢得合同来开发一个不受欢迎的自动操作的空间平面,能够达到马赫25的速度,同时展示飞机的操作。