用户故事

塞斯纳增强防滑技术与硬件在环测试

挑战

隔离和纠正间歇性飞机刹车控制问题

解决方案

使用MathWorks工具和硬件在环测试实时分析控制器,并对解决方案进行经济有效的测试

结果

  • 节省了数千美元和几个月的时间
  • 加速时间最小化
  • 间歇控制问题隔离

“我们使用Simulink、Simulink Coder和Simulink Real-Time创建了一个硬件金宝app在环测试工具,使我们能够以一种在实际飞机上根本不可能实现的方式非常快速地测试控制算法。”

艾伦·约翰逊,塞斯纳飞机公司
塞斯纳Citation实验飞机

塞斯纳飞机公司的Citation喷气式飞机以其创新技术和乘客舒适度而闻名。当试飞员报告飞机的防滑刹车控制系统存在问题时,塞斯纳的工程师们抓住了这个改进产品的机会。然而,这个问题是间歇性的,因此很难分离和复制。

塞斯纳公司的工程师通过使用MathWorks工具开发飞机软件模型,并运行实时硬件在环(HIL)测试来识别和解决这个问题,这些测试模拟了各种条件下的系统行为。

Cessna首席工程师Alan Johnson表示:“使用MathWorks工具进行的HIL测试使我们能够快速发现根本原因,并研究未来防滑系统的改进,而无需在实际飞机上花费宝贵的飞行时间。”

挑战

虽然飞机继续满足其认证要求,但在一些着陆中,原型机的刹车控制系统在必要时过多地施加和释放刹车。因为这个问题很少发生,所以很难分离出来。塞斯纳公司知道跑道和刹车磨损条件的某些组合发挥了作用,但在模拟这些条件的同时进行数百次飞行和降落将是昂贵和耗时的。

该公司需要模拟飞机在各种条件下降落,同时检查控制系统的实时操作。他们考虑购买第三方飞机模拟系统,但成本和时间的限制使这种方法不切实际。

Johnson指出:“现在有售价几十万美元的专有模拟系统,他们通常需要两到三个月的时间才能获得该系统。“我们的预算没有那么多,我们需要在两三个月内完成,而不是刚刚开始。”

解决方案

塞斯纳公司利用Simulink迅速为原型机的刹车控制系统开发了HIL测试金宝app®、S金宝appimulink Coder™和Simulink Real-Time™。

两名塞斯纳公司的工程师在Simulink中开发了原型机的模型。金宝app该模型包括升力、阻力、发动机推力和主起落架。它还包括模拟跑道条件的参数,包括水、雪或沥青跑道和沟槽跑道上的冰,以及不同的刹车磨损情况。然后,工程师们使用Simulink Coder从金宝appSimulink模型自动生成ANSI C代码。

通过Sim金宝appulink real,他们在与飞机刹车控制系统相连的商用现成硬件上运行代码并实时执行模型。

使用这种测试环境,工程师们在不同条件下模拟了数百次着陆,直到他们能够一致地复制症状。在模拟过程中,研究小组以2000赫兹的采样率收集了20个不同参数的数据。每次实时测试持续超过20秒,每次运行产生超过1gb的数据。

塞斯纳使用MATLAB®分析测试数据,绘制各种信号关系,并最终确定制动控制问题的原因:制动控制器中的死区。

在发现死区后,该团队利用飞机控制和系统提供的额外参数开发了一种设计,解决了这个问题,试飞员和工程师都对新性能感到满意。能够快速而廉价地发现间歇性问题,使塞斯纳在一个要求完美的市场上具有竞争优势。

自从这个原型防滑项目以来,塞斯纳已经扩大了HIL测试的使用,现在使用MathWorks工具测试所有新的制动控制系统。

结果

  • 节省了数千美元和几个月的时间.约翰逊说:“如果我们必须为一架飞机安装仪表并进行所需的数百次着陆,那将花费数千美元,所需时间是原来的三到四倍。”“使用MathWorks工具,我们可以在15分钟内运行4个模拟,而且没有任何成本。一架真正的喷气式飞机降落四次需要一个小时,费用在5000美元到1万美元之间。”

  • 加速时间最小化.Johnson说:“利用MathWorks工具,两名工程师兼职工作,从零开始在三个月内组装了整个HIL项目——大约与我们获得专有飞机模拟系统所需的时间相同。”“我们的模型在第一次打开时就在Sim金宝appulink real上运行。MathWorks工具非常容易使用,就像即插即用一样。”

  • 间歇控制问题隔离.“间歇性的问题真的很难追踪,”约翰逊说。“通过在实验室中使用MathWorks工具,我们在精确控制的条件下不断模拟着陆,直到我们找到它,然后我们每次都可以复制它。我们会先运行一次,从Simulink real下载数据,绘制出来,然后在两分钟内进行金宝app下一次模拟。”

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