Cessna通过硬件在环测试增强防滑技术

挑战

隔离并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
  • 间歇性控制问题隔离

“我们使用Simulink、Simulink Coder和Simulink Real-Time创建了一个硬件万博1manbetx在环测试工具,使我们能够非常快速地测试控制算法,而这在实际飞机上是不可能的。”

艾伦·约翰逊,塞斯纳飞机公司
塞斯纳Citation实验飞机

塞斯纳飞机公司的引证飞机以其创新技术和乘客舒适性而闻名。当试飞员报告飞机防滑刹车控制系统出现问题时,塞斯纳工程师抓住机会改进该产品。然而,该问题是间歇性的,因此很难分离和复制。

Cessna工程师通过使用MathWorks工具开发飞机的软件模型,并运行实时半实物(HIL)测试,模拟各种条件下的系统行为,确定并解决了该问题。

Cessna首席工程师艾伦·约翰逊(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使用宝贵的飞行时间。”。

挑战

虽然飞机继续满足其认证要求,但在一些着陆时,原型机的刹车控制系统应用和释放刹车超过必要。因为这个问题很少发生,所以很难孤立。塞斯纳公司知道跑道和刹车磨损条件的某些组合会发挥作用,但在模拟这些条件的同时进行数百次飞行和着陆将是昂贵和耗时的。

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

Johnson指出:“有些专利模拟系统售价几十万美元,通常需要两到三个月的交货时间。“我们的预算没有那么多,我们需要在两三个月内完成,而不仅仅是开始。”

解决方案

塞斯纳公司迅速利用Simulink对原型机的刹车控制系统进行了HIL测试万博1manbetx®,S万博1manbetximulink编码器™, 和Simulink实时™.

两名塞斯纳工程师在Simulink中开发了一个原型机的模型。万博1manbetx该模型包括升力、阻力、发动机推力和主起落架的后连杆。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条件。然后,工程师使用Simulink Coder从S万博1manbetximulink模型自动生成ANSI C代码。

利用Sim万博1manbetxulink real - time,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,工程师们模拟了数百次不同条件下的着陆,直到他们能够一致地复制出这种症状。在模拟过程中,该团队以2000赫兹的采样率收集了20个不同参数的数据。由于每次实时测试都持续20秒以上,因此每次运行都会产生超过1g的数据。

塞斯纳飞机使用MATLAB®分析测试数据,绘制各种信号关系图,最终确定制动控制问题的原因:制动控制器中存在死区。

在找到死区后,该团队开发了一种设计,利用飞机控制和系统提供的额外参数解决了该问题,试飞员和工程师都对新性能感到满意。能够快速、廉价地发现间歇性问题,使塞斯纳在一个要求完美。

从这个防滑原型项目开始,塞斯纳公司扩大了HIL测试的使用范围,现在使用MathWorks工具来测试所有新的刹车控制系统。

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,并进行我们需要的数百次着陆,那么这将花费数千美元,所需时间是我们的三到四倍。”。“有了MathWorks工具,我们可以在15分钟内运行四次模拟,而且不需要花费任何费用。在一架真正的喷气式飞机上进行四次着陆需要一个小时,费用在5000到10000美元之间。”

  • 加速时间最小化. “有了MathWorks工具,两名兼职工程师从零开始,在三个月内完成了整个HIL项目的组装,这与我们购买专有飞机模拟系统的时间差不多,”约翰逊说。“我们的模型在第一次启用Simulink时就在Simulink上实时运行。MathWorks工具非常容易使用,就像即插即用。”万博1manbetx

  • 间歇性控制问题隔离.“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,然后我们可以每次复制它。我们会运行一次,从Simulink Real-Time下载数据,绘制出来,然后在两分万博1manbetx钟内运行下一个模拟。”