洛克希德马丁空间系统使用实时模拟器来自动化火星勘测轨道飞行器的发展
挑战
解决方案
结果
- 飞船指出仿真建模在天
- Interorganization沟通改进
- 高效的代码自动生成
“金宝appSimscape多体仿真软件,仿真软件编码器自动使我们从一个精确CAD模型的MRO车辆实时运行的C代码。”
吉姆教堂,洛克希德马丁空间系统
了火星上的水持续足够长的时间来提供一个环境能够支持生命吗?金宝app2006年,科学家们将更接近回答这个问题时,火星勘测轨道飞行器(MRO)开始发送他们高分辨率图像和其他数据收集的最先进的仪器和相机发送到这颗红色星球。
提供一个稳定的平台获取图像以前所未有的清晰,洛克希德马丁空间系统公司MathWorks工具用于基于模型的设计开发指导、导航与控制(GN&C)系统同时使高增益天线向地球,跟踪太阳的太阳能电池板收集能力,并使摄像机在火星表面特征。
“MRO模块的设计是基于一个图书馆与MathWorks工具,我们已经进化自1990年代的火星环球探测器计划,”吉姆•教堂说博士领导的态度控制工程师在洛克希德马丁空间系统公司。“我们可以自信地重用验证模块项目,这是一个很大的优势而言,减少开发成本。”
挑战
表面分辨率只有25厘米,MRO相机可以检测对象表面的一个篮球大小的火星。支持这金宝app种高分辨率成像,MRO的GN&C系统必须提供一个非常精确和稳定的摄像机平台而不断地重新定位其太阳能电池板和三米高,高增益天线。
验证控制设计,MRO团队需要开发一个精确的模拟宇宙飞船。“写作封闭方程的动力学MRO是极其复杂的,因为它是一个多体系统。我们需要自动化的发展为有效模拟运动方程,”教堂博士解释道。“我们想翻译航天器力学模型在CAD软件开发到一个精确的机械动力学模型使用一个可重复的,可靠的,和自动化过程。”
解决方案
洛克希德马丁公司的工程师使用MathWorks工具设计和模拟MRO GN&C系统和自动开发实时仿真模型的航天器,它起源于一个CAD机械模型。
团队利用MATLAB和Simulink开发算法和M金宝appRO GN&C系统的相关参数,包含输入的传感器,包括惯性测量单元,星跟踪器,和太阳传感器和驱动车轮反应和平衡环点航天器及其附件。
在过去的几年中,研究小组利用仿真软件和Simscape多体™组装的模型库飞船执行器,传感器,控金宝app制算法,和车辆动力学。他们使用这个库的快速开发高保真模型MRO航天器,包括flex和燃料晃动模式。因为MRO航天器模型和控制器模型在仿真软件,团队有效地模拟控制系统,并确定成千上万的各种任务阶段的控制参数和运行情况。金宝app模型中所开发的控制参数直接加载到飞船参数数据库。金宝app
Simscape多体,洛克希德马丁公司的工程师们还利用仿真软件,仿真软件金宝app编码器™开发轨道飞行器测试床(OTB)实时半实物仿真(边境)MRO。工程师使用外围投注边境测试,以验证飞行软件启动并继续使用OTB之前验证所有命令和在操作序列。
团队已经自动生成的过程力学模型在MSC。亚当斯从CAD模型。因为身体的标准多体动力学描述,关节,亚当斯匹配和协调系统的建模描述Simscape多体,洛克希德·马丁公司容易ADAMS模型转化为通过Simscape多体模型。金宝app然后他们使用仿真软件编码器自动金宝app生成C代码的仿真软件模型实现高保真动态模型外围投注边境测试。
在七个月火星之旅和整个任务,洛克希德马丁公司的工程师使用OTB验证GN&C性能。团队也使用信号处理工具箱™分析加速度计校准数据和抖动测试进行了机载MRO。
结果
飞船指出仿真建模在天。“使用MathWorks工具和库模块,我们可以构建一个合理准确的仿真模型飞船指向不到一周或几天。稳定和MRO的指向功能在原来的估计使用我们的初始模型,”教堂说。“这些图书馆加速我们的发展计划和为我们提供了高度的信心,最终的结果。”
Interorganization沟通改进。“因为我们都是使用MathWorks工具,我们可以交换模型和分析工具与我们的主要客户,美国宇航局喷气推进实验室,”报告教堂。
高效的代码自动生成。“使用Simscape多体和仿真软件编码器的过程自动化发展O金宝appTB边境仿真使我们产生高保真模型要求小于1毫秒的10毫秒OTB边境仿真框架,”教堂。
