维珍轨道可模拟LauncherOne级间分离活动

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。

有了这么多的模拟需要，团队需要自动化仿真过程，并在多个计算内核同时运行模拟。凭借其现有的模拟系统无法自动或并行处理的，球队开始寻找一种替代。开源解决方案必须花很长时金宝搏官方网站间来验证和定制，而定制的多体动力学仿真软件包是成本太高，而且很难定制。

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与多金宝app体的Simscape工作，团队构建，包括基本的3D形状，包括球，圆锥和圆柱的初步模型。

在这些早期的模拟中，他们使用的2D横截面和2D距离方程来测量间隙。然后，他们在MATLAB中实施了吉尔伯特 - 约翰逊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。

在后处理，该球队检查任何模拟场景中哪些组件相撞或彼此的阈值距离内通过，在使用多体的Simscape力学Explorer工具可视化部件的物理运动。

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

该小组目前正在模拟空投分离事件，这将包括空气动力和效果的典范。该小组还改进基于在飞船的处女发射准备从飞行硬件的地面测试结果的模型。

• 模拟完成快10倍。“有了Sim金宝appulink和多体的Simscape，我们可以使用简化的假设和并行处理，以从数天缩短仿真时间到几个小时，”哈维说。“同样重要的是，我们可以让他们在后台运行或隔夜自动化模拟，并有结果早上等着我们。”
• 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。“我们使用的利用Simulink仿真结果通报金宝app支架的尺寸和几何形状的变化决定的，”哈维说。“研究结果还有助于我们了解哪些公差可以放宽，以简化制造和必须拧紧，以保证足够的分离间隙。”