美国宇航局X-43A超燃冲压发动机达到破纪录的10马赫的速度使用基于模型的设计

NASA的任务是为X-43A及其开发控制子系统,包括飞行控制、推进,执行器和传感器。这些控件将无人驾驶车辆稳定保持在half-degree迎角,确保足够的间隙研究车辆和适配器升压时,前面两部分分开。工程师完成项目需要在一个广泛的环境条件和一个未知的飞行政权。

因为这独特的项目涉及多个团队和一个高度复杂的设计,NASA将需要一个共同的建模环境和基于可靠的经过验证的设计过程模型。

可能性高的系统需求和模型会改变计划到期,他们也试图自动化发展和最小化手工编码和调试。

最后,NASA需要有效地分析g的多维遥测数据的工具。

制导、导航和控制团队与波音和AMA NASA工作开发的推进和飞行控制律X-43A超燃冲压发动机并将其集成到车载系统。所有团队合作与MathWorks项目通过应用基于模型的设计工具。

“没有任何软件包,可以匹配MathWorks工具的能力,”戴夫Bose说,副总统AMA的建模与仿真。“从团队的角度来看,这确实是一个简单的决定选择MathWorks工具。”

设计、仿真和验证机载控制系统

美国国家航空航天局和AMA仿真软件使金宝app用^®设计控制律收益和确保接受稳定的利润。金宝app仿真软件也帮助他们迅速通过仿真阶段,其中包括在主机上运行蒙特卡罗模拟和验证设计与预飞半实物实时电脑上(边境)测试。

工程师实现了一个线性模型的飞行控制系统仿真软件和使用控制系统工具箱™设计循环收益和分析稳定的利润。金宝app

在仿真软件工作,AMA金宝app开发整个车辆和子系统的复杂的非线性模型,包括six-degree-of-freedom(6自由度)工厂环境,控制系统与复杂的过滤器,高保真致动器模型和详细的传感器表示。他们用MATLAB和Simulink调和这金宝app些模型与实际飞行数据。

“构建算法模型比用Fortran容易得多,因为您金宝app正在构建子系统而不是子例程,这些更直观的组织,”路易斯·米兰达说,波音公司的系统分析师。“此外,我想不出更有效的方式提供软件需求与仿真软件模型比。”金宝app

来自AMA和NASA的工程师利用MATLAB和Simulink模型和模拟分离事件以确保助金宝app推器的适配器和研究车辆没有接触。他们获得传感器数据从地面测试分离活塞和MATLAB用于测量和分析测试数据,优化工具箱™数据匹配参数。然后他们使用的数据在仿真软件开发一个精确的模型,作为事实验证仿真模型和起飞前的测试结果。金宝app

生成和C代码集成到飞行管理单位(FMU)

NASA和波音公司使用仿真软件编码器™自动金宝app生成C代码X-43A的推进和飞行控制系统。他们使用的代码为非实时执行机构运行六自由度模拟测试和仿真测试。自动生成的代码还跑在霍尼韦尔h - 764 FMU X-43A飞。

工程师使用仿真软件编码器生成标金宝app题、登记、参数,C文件和主要算法。因为参数容易访问,检查他们的飞行控制和推进系统在测试和飞行的日子。

波音公司自动化两大测试阶段模型和仿真软件编码器:组件测试和仿真测试。金宝app他们验证软件需求和执行结构覆盖分析,避免检查自动生成的代码,同时实现一个透明的验证和确认的过程。

“为了进行系统修改,我们更新了模型图,自动生成代码,生成的代码安装,点击创建按钮,”Paul金宝app Seigman说在波音PhantomWorks软件工程师。“我们经历了一个显著增加生产力,避免了手工编码的陷阱。”

对于组件测试,波音公司使用仿真软件与他们的刺激模式运行测试主机处理器组金宝app件集成到嵌入式代码之前。使用仿真软件金宝app编码器,然后自动生成C代码,检查潜在的仿真结果之间的差异和生成的代码。

对于边境测试,他们测试的功能完整的软件应用程序,包括FMU上自动生成的代码。波音公司使用了一种惯性飞行模拟器作为一个表,美联储向FMU速度数据,这指示“飞”在不同的速度。在边境测试期间,工程师监控整个飞行轨迹从提高分离溅落,收集遥测数据FMU总线控制器与MATLAB后处理。

波音公司还利用仿真软件编码器向NA金宝appSA提供构建更新来满足车辆的各个里程碑集成和测试。

“我们不能够给NASA提供临时构建有效地没有自动生成的代码,因为控制法律经常改变,“Seigman说。“我们从来没有发现任何错误在自动生成的代码中,所以我们有信心在创建一个快速原型为NASA。”

分析和后处理通数据

发射后准确地估计车辆的轨迹,NASA利用MATLAB建立卡尔曼滤波器,将噪声从遥测来源,如原始惯性测量,大气状况和信息从他们的GPS天线。

分析分离事件,美国国家航空航天局使用MATLAB自动化的处理大的八维气动数据表模型之间的干扰影响适配器和研究工具。他们用MATLAB情节和图形可视化数据。

“数据的规模和复杂性构成了严峻挑战,”约翰·马丁说系统分析师NASA。“我不能没有MATLAB解决了这个问题。”

NASA现在使用MathWorks工具推进特超音速技术寻找延长燃烧时间的方法,实现更高的马赫的速度可能的未来的任务。