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CARCO Electronics降低了30%的开发成本

挑战

设计和制造一种能够复制典型导弹制导系统在飞行中所经历的扰动的运动测试系统

解决方案

使用MathWorks工具开发运动测试系统控制器原型,生成代码,并将控制器与真实机械系统进行仿真

结果

  • 开发成本降低了30%
  • 设计时间缩短了两个多月
  • 控制器按规格优化

“如果没有MathWorks工具,我们将不得不使用C或Fortran来构建合适的仿真模型。在原型制作之前,我们不可能同时分析控制器和机械系统的行为。”

Robert Peterson, CARCO电子公司
CARCO的六自由度运动测试系统。

拦截导弹容易受到非常高频的动态运动,如振动。在导弹闭环制导中,这种易感性会导致传感器视距误差。为了解决这个问题,工程师们使用飞行运动模拟器来复制干扰。然而,最先进的测试系统的带宽只有60到100赫兹,导致测试结果不可靠。

CARCO Electronics使用MathWorks产品设计和下载188bet金宝搏制造了一个可在1000hz频率下工作的六自由度运动测试系统。MathWorks产下载188bet金宝搏品使CARCO能够一起模拟控制器和机械系统的行为,然后在构建昂贵的原型之前优化控制系统,从而节省了CARCO的时间和金钱。

“如果没有MathWorks工具,我们就不会碰到这个问题,”CARCO的工程副总裁罗伯特·彼得森(Robert Peterson)说。“我们必须使用C语言或Fortran语言来构建模拟模型。在原型制作之前,我们不可能同时分析控制器和机械系统的行为。那将是一场噩梦!”

挑战

CARCO需要开发一种运动测试系统,能够准确地表示低振幅、高达1000 Hz的高频动态。他们是否能创造出一种具有所需性能的机械仪器是值得怀疑的。设计一个可以在1000hz频率下工作的传统Stewart平台(六足机器人)是一个挑战。例如,机械结构既要坚固,又要保持重量轻,而执行器和控制系统必须对运动做出即时反应。

因此,他们需要克服两个主要障碍:设计一个足够灵活的机械系统来满足他们的结构要求,并创建一个能够实现1000hz响应速率的控制器。为了满足高频要求,CARCO需要将机械系统和控制器的组件一起优化。

单靠这些基本标准就可以满足。然而,在一个集成系统中,他们提出了一个可怕的工程问题。

解决方案

CARCO使用MathWorks工具开发了一种高频运动模拟器,该模拟器由三个锚块、一个载荷安装板、六个下部和三个上部关节以及六个电磁线性执行器组成。

开发过程包括五个阶段:用MATLAB建模机械系统®和仿真软金宝app件®使用Simulink Coder™自动生成代码,使用Simulin金宝appk real - time™在真实运动测试系统中运行模型仿真,并使用Simscape Multibody™对机械系统模型进行验证。

对于机械系统,CARCO设计了一套新的专用机械执行器,并在Simulink中对这些执行器进行了建模。金宝app

对于控制器,他们开发了一个多轴动态去耦控制系统,以最大限度地减少斯图尔特平台耦合运动学中多个特征值的影响。他们使用Simulink和MATLAB实现了控制算法,并使用Simulink模块定义了控制系金宝app统的体系结构。每个系统子块定义了一个c可调用函数及其相应的输入和输出变量。

接下来,他们使用Simulink金宝app Coder生成ANSI®用C代码从Simulink框图中表示金宝app自己的控制律。

下一步,他们使用Simulink real在生产环境中运行金宝app控制算法,并在pc兼容的硬件上实时执行。然后,他们构建了物理硬件,并通过使用Simulink real将硬件连接到控制器来测试组合系统。金宝app

他们用Simscape Multibody验证了他们的设计。CARCO发现用Simscape Multibody构建一个复杂的模型非常简单,可以将开发时间缩短两个多月。

该控制器正在进行集成和最终测试。

结果

  • 开发成本降低了30%.在对CARCO的MathWorks产品对成本和生产力的影响进行了为期两年的研究之后,卡内基梅隆大学的下载188bet金宝搏软件工程研究所确定,CARCO使用Simulink Coder进行自动代码生成,将开发成本降低了30%。金宝app

  • 设计时间缩短了两个多月.“最初的模型花了大约三个月的时间来构建和验证,”彼得森解释说。“使用Simscape Multibody,模型在两周内就完成了。”

  • 控制器按规格优化.“通过使用Simul金宝appink,我们找到了运动模拟器的最大动态性能,然后,根据这些信息,确定了实际执行器的性能标准,”Peterson说。“这使我们能够在生成任何代码之前优化我们的设计。”

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