维珍轨道模拟发射机一级分离事件

当LauncherOne的结构设计仍在开发中,哈维和他的团队必须占一个未知数量的分析分离事件,包括每个组件的质量特性以及气动和弹簧的力量和时间特征用于启动分色推动者。该团队需要运行数千个蒙特卡洛模拟，同时改变这些不确定参数的值，以确定一个特定的参数组合是否会导致碰撞。

由于需要如此多的模拟，该团队希望将模拟过程自动化，并在多个计算核上并发地运行模拟。由于现有的模拟系统无法实现自动化或并行处理，该团队开始寻找替代方案。开源解决方案需要很长时间金宝搏官方网站来验证和定制，而定制的多体动力学仿真软件包又太昂贵和难以定制。

维珍轨道工程师使用Simulink和Simscape Multibody对LauncherOne阶段和有效载荷分离事件进行建模和仿真，使用并行计算工具箱™在多核处理器上并行运行仿真。金宝app

在Simulink中使金宝app用Simscape Multibody，该团队构建了一个由基本3D形状组成的初步模型，包括球体、锥体和圆柱体。

在这些早期的模拟中，他们使用2D横截面和2D距离方程来测量间隙。然后他们在MATLAB中实现了Gilbert-Johnson-Keerthi (GJK)碰撞检测算法^®来计算三维物体之间的距离。该团队的实现基于从MathWorks File Exchange下载的算法。

接下来，该小组从他们的CAD软件中导出了结构组件的点云。他们创建了一个MATLAB应用程序，使用每个组件导出的数据在Simscape Multibody中创建一个等效的3D凸壳。

通过手动启动模拟验证模型后，该团队创建了第二个MATLAB应用程序，使用并行计算工具箱在多个处理核上自动化蒙特卡罗模拟。

这个应用程序从微软读取50到100个模拟参数，以及它们的值分布和限制^®Excel^®电子表格。然后，它运行多达1000个模拟，同时改变参数值，并保存结果——通常是几千兆字节的数据，以便在MATLAB中进行后处理。

在后期处理过程中，团队会检查任何组件碰撞或在阈值距离内通过的模拟场景，使用Simscape Multibody中的Mechanics Explorer工具来可视化组件的物理移动。

仿真结果将提供给维珍轨道硬件设计工程师以及制导、导航和控制(GNC)工程师，他们使用Simulink开发和模拟控制算法。金宝app

该团队目前正在模拟空投分离事件，这将纳入一个气动力和影响模型。该团队还根据飞行硬件的地面测试结果改进了模型，为航天器的首次发射做准备。

• 模拟的完成速度快了10倍．“通过Sim金宝appulink和Simscape Multibody，我们可以简化假设和并行处理，将模拟时间从几天减少到几个小时，”Harvey说。“同样重要的是，我们可以自动化模拟，让它们在后台或夜间运行，并让结果在早上等待我们。”
• 模拟设置时间削减高达90%。哈维说:“每次模拟运行都需要设置50到100个变量。“我们使用MATLAB和Simulin金宝appk从电子表格中读取这些变量，这使得准备模拟变得容易，并将设置时间减少了5到10倍。”
• 根据仿真结果进行硬件设计。Harvey说:“我们使用Simulink模金宝app拟的结果来决定支架尺寸和几何形状的变化。”“研究结果还帮助我们理解哪些公差可以放宽以简化制造，哪些公差必须收紧以确保足够的分离间隙。”