洛克希德·马丁公司猎户座可模拟航天器任务使用多域电力系统模型

几年前，洛克希德·马丁公司的工程师们开发了使用微软NASA的星座计划的电力系统模型^®excel.^®和Visual Basic^®应用程序(VBA)。然而，当工程师们试图检查越来越多的测试用例时，模型变慢了，偶尔还会崩溃。因为它是一个单节点功率模型，团队不能使用它来评估整个系统的电压降或评估电能质量要求。

洛克希德·马丁公司需要创建Orion动力系统的多节点模型，包括其发电、存储和配电组件，然后运行仿真以验证设计，测试故障条件，验证系统性能，并执行任务分析。他们想要一个可视化的模型，让NASA的同事们不用检查底层代码就能立即理解。

洛克希德·马丁公司的工程师们使用Simulink和电气的Sim金宝appscape建模仿真的猎户座飞船的动力系统。

为了模拟太阳能电池阵列，该团队创建写入的Simscape™语言定制的太阳能电池模型。来计算阵列的精确的电流 - 电压（IV）曲线，该模型考虑到每翼的细胞数，指向太阳能阵列的角度，阴影，和热效应如太阳能，行星红外线和反照率。性能退化因素，如辐射，污染，和与微流星和轨道碎片碰撞也被考虑。

接下来，该团队使用来自Simscape电气组件库的标准模块和使用Simscape语言开发的定制模块的组合创建了锂离子电池模型。该模型考虑了电池滞后效应、温度和电池充电状态。

为了继续使用Simscape语言，该团队创建了一个定制的电源负载块，以模拟航天器推进、制导和其他系统在整个任务中开关时产生的变化负载。利用集成电力系统模型，该团队对各种任务剖面进行了模拟。他们监测任务和负载变化，以评估开发期间的电力影响，模拟故障场景，包括电池故障、开关卡住，以及上升和轨道阶段的太阳能阵列故障。这些结果被用于指导任务机会的开发和失效案例的协议。

他们还模拟了大量的任务剖面，以保证太阳能电池板和电池，正确，项目的电力系统将如何在小时之久的日食情况下进行调整大小。到这些模拟输入用MATLAB生成指令系统状态的时间线和负载简档^®。

该团队使用MATLAB对仿真结果进行后处理和可视化，并与美国宇航局国际空间站内部动力系统模拟器生成的结果进行验证。

• 开发时间缩短了三分之二。“随着电子的Simscape和的Simscape语言，我们减少了大约三分之二使用VBA相比开发猎户座电力系统模型所需要的时间，”埃尔南德斯说。“的Simscape是直接的;它使我们能够更快，更创建自定义组件效率比用VBA。”
• 建立了可重用组件库。Hernandez说:“我们已经用Simscape创建了一个定制组件库，其中包括电源分配组件以及电气、热和轨道力学组件。在EM-1中重用EFT-1中的几个组件，使我们能够对该项目进行快速周转评估。”
• 低级编码最小化。“有了Sim金宝appulink和电气的Simscape，我没有写更多的代码数值求解方程组。我构建自定义模块，以图形方式将它们连接起来，并让求解器做的工作，”埃尔南德斯说。“NASA的工程师我喜欢的Simscape模型的工作，因为这些模型比低级别的代码更直观。”