安文德伯里希特

BAE Systems水面舰艇为皇家海军开发船上训练器设备模拟

挑战

为皇家海军的45型驱逐舰开发一个船上训练系统

解决方案

使用MathWorks工具对船舶的物理系统进行建模和模拟,并为培训系统生成生产C代码

后果

  • 生成高效的生产代码
  • 发展努力减半
  • 向45型项目提供系统规范的早期反馈

“模拟工程师对C代码(软件工程师用来生成应用程序代码的Simulink模型)进行了高水平的测试描述。如果没有MathWorks工具,我认为我们不可能用如此少的资源完成培训师金宝app。”

彼得·沃辛顿,英国宇航系统公司水面舰艇

负责操作现代军舰的船员必须接受广泛的训练,掌握对舰艇系统的控制。皇家海军最先进、规模最大的45型防空驱逐舰上的教员将使用船上教练机(OBT)训练船员在各种机械故障和行动损伤情况下控制、重新配置和恢复舰艇的主要系统。

培训师实时模拟45型精密电力推进、发电和辅助机械,最多可由16名乘员通过平台管理系统(PMS)同时控制。OBT使船员能够将其工作站脱机以运行训练模拟;它是皇家海军第一台这种类型的船上教练机。

BAE Systems水面舰艇公司使用MathWorks工具和基于模型的设计开发了OBT工厂模拟。BAE systems Surface Ships首席工程师彼得·沃辛顿(Peter Worthington)表示:“通过在Simulink中建模和模拟船舶系统,我们为船员提供了一个安全的学习环境,并在早期阶段向主要金宝app的45型项目团队提供了有价值的反馈。”。

挑战

BAE Systems水面舰艇工程师必须在其仿真的系统完全设计之前开发OBT设备仿真,并与PMS的设计同时进行。为了处理系统需求不可避免的变化,工程师需要能够跟踪需求变化,进行设计修改,并相互之间以及与客户沟通这些变化。

为了使OBT成为现实,团队需要使用更多的内部信号激活大约4000个输入和输出到PMS,以互连其模拟的16个系统。它还需要将物理故障建模为具有次要影响的事件。沃辛顿解释说:“管道中的泄漏可以用相应的压降来模拟。”。“泄漏会逐渐淹没一个舱室,引发舱底警报。我们需要一个综合模型来模拟这种级联事件。”

此外,BAE Systems水面舰艇需要交付高效的代码;客户规范要求模拟在2GHz处理器上的平均CPU利用率低于20%。

解决方案

BAE系统水面舰艇工程师创建Simulink金宝app®45型主要物理系统的模型,包括轴、螺旋桨、燃气轮机和柴油发电机,以及配电、转向、舱底、高压海水和消防系统。

根据物理系统和PM的规范,团队确定了每个系统的输入和输出,并使用Simulink开发了电厂模型。他们在Simulink中为每个系统开发了测试工具,然后运行仿真来独立测试每个模型。金宝app

在调试和验证系统模型后,团队将其组合成45型集成Simulink模型。他们将各个线束组合起来,以便对整个电厂模拟进行测试。然后,团队模拟了许多场景,以验证整个电厂模拟的集成、运行和初金宝app始化状态N

在与客户进行设计审查期间,BAE Systems水面舰艇工程师通过在Simulink中运行各种场景向培训师演示。通过对Simulink模型的更改,可以轻松解决提出的任何问题。使用Simulink报告生成器金宝app,团队根据Simulink模型自动创建所需的软件设计文档。金宝app

最后,团队使用嵌入式编码器®为整个OBT工厂模拟生成C代码。编译后,代码被嵌入到Simulink线束中,以便与客户进行最终工厂验收测试。金宝app

OBT项目的第一阶段(模拟约80个故障)已经交付并验收。第二阶段(模拟550个故障的岸基损伤控制指挥团队培训师)目前正在验收中。第三阶段(45型海洋工程培训师和其他本地控制面板)的工作正在进行中。

后果

  • 生成高效的生产代码. 沃辛顿说:“最终的可交付成果包括使用嵌入式编码器生成的90000行代码。”。“代码只消耗了2%的CPU时间,比客户20%的性能要求少了一个数量级。”

  • 发展努力减半. 沃辛顿说:“使用MathWorks工具进行基于模型的设计,只有三名工程师开发了OBT工厂模拟,成本约为最近竞标成本的一半。”。“使用传统技术,该项目将需要2到4倍的开发工作。”

  • 向45型项目提供系统规范的早期反馈. 沃辛顿说:“在开发的第一阶段,我们的模拟结果提出了PM如何与某些系统交互的问题。”。“MATLAB®Simu金宝applink模型帮助我们传达了45型项目团队正在发生的事情。这些知识使他们能够审查PM,尽早识别和解决规范问题,并避免以后昂贵的返工。”

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