用户故事

悉尼大学的学生在可变稳定飞行模拟器中体验飞行动力学

挑战

为航空航天工程学生提供飞行动力学原理的实践经验

解决方案

使用MathWorks工具开发一个全运动飞行模拟器,供学生在实验室练习和论文项目中使用

结果

  • 加深对关键概念的理解
  • 领导机构的职业机会
  • 加快发展

“我们使用MathWorks工具构建的VSFS使工程专业的学生能够看到和感受到控制设计参数变化对飞机飞行的直接影响。这种体验会为我们的学生带来重大的学习进步。”

彼得·吉本斯博士,悉尼大学
吉本斯博士和学生们在飞行模拟器外面。

悉尼大学航空航天、机械和机电工程学院(SAMME)的学生有一个独特的机会来体验设计决策对飞行稳定性的影响。使用全动作、三自由度飞行模拟器,他们可以感受到飞机在一系列环境条件、飞机配置和控制设计下如何响应他们的控制。

SAMME的教师和学生使用退役的澳航模拟器的液压、结构和驾驶舱,用MathWorks工具开发的实时系统取代了原来的模拟控制系统,构建了可变稳定飞行模拟器(VSFS)。

SAMME的万博1manbetx高级讲师Peter Gibbens博士说:“有了Simulink,整个VSFS设计以图形格式呈现,便于学生理解。”“万博1manbetxSimulink模型也使我们很容易地架构和设计VSFS,然后使用Simulink Coder和Simulink Real-Time快速实现系统,这是VSFS的有效核心。在这种设置下,创建和创建控制系统原型并观察它们的实际行为是最有效的。”

挑战

虽然工程专业的学生理解控制系统理论,但他们缺乏从实际飞行经验中获得的对飞行稳定性的直觉。

Gibbens和他在SAMME的同事需要足够复杂的工具,使他们能够设计和实现实时VSFS系统,同时又足够直观,便于学生快速学习。吉本斯解释说:“对于使用C语言的学生来说,要赶上速度需要很长时间。”

除了研究生和教师从事VSFS的工作外,该学院有200多名本科生,需要从众多工作站访问工具。

解决方案

悉尼大学获得了校园许可证,使学生和教师能够使用MATLAB®,仿万博1manbetx真软件®、S万博1manbetximulink Coder™以及校园内的配套产品。s manbetx 845

Gibbens和研究生Alex Scamps使用Simulink设计了一个控制系统模型,该模型以飞行万博1manbetx员轭架运动为输入,驱动液压上的伺服驱动器,以响应移动驾驶舱。在模拟之后,他们使用Simulink Coder生成代码万博1manbetx,并使用Simulink real - time™实时运行。

他们使用相同的方法为环境条件(如湍流)和飞机本身开发VSFS模块,其中包括完整的运动方程和飞机的空气动力特性。

SAMME教师使用模拟器来强化课堂上教授的概念。在飞行力学1例如,学生使用MATLAB完成飞行动力学、飞机运动的空气动力学影响、飞行稳定性和飞机运动模式等作业。在稍后的课程中,他们在VSFS中进行飞机模拟。当他们执行机动时,教练改变刚度、阻尼和其他气动参数,以帮助学生理解这些参数的变化如何影响操纵。

飞行力学2,学生使用MATLAB和控制系统工具箱™开发飞行控制系统和自动驾驶系统。每个教师批准的控制设计嵌入VSFS。然后学生进行模拟飞行,以比较他们的设计与标准控制设计的性能和稳定性特点。

学生需要先进的飞行力学学习飞行测试程序的原理。在评估加速度计和其他测试传感器的特性时,他们使用MATLAB和信号处理工具箱™进行滤波和功率谱分析。在模拟飞行测试程序并使用回归技术验证飞机模型后,他们使用控制系统工具箱开发飞行控制系统并在VSFS中进行测试。

许多学生使用MathWorks产品来完成他们的本科和研究s manbetx 845生论文项目。这些项目包括增加或改进斜翼飞机的VSFS模型;举升体飞机,如NASA的HL-10和HL-20;以及F-16战斗机。

结果

  • 加深对关键概念的理解.“有了VSFS,学生们可以直接体验到Simulink模型的变化是如何影响飞机操纵的,”Gibbens说。万博1manbetx“根据在模拟器中花费时间之前和之后的测试,我们看到飞行模拟实验室练习可以提高学生对关键概念的理解10%到15%。”

  • 领导机构的职业机会.“以VSFS和MathWorks产品在相关航空航天项目中的应用经验为中心,我们的项目培养了具有高级分析和设计技能的高质量毕业生,”Gis manbetx 845bbens说。“我们的许多工程专业毕业生都在CAE(一家领先的航空模拟公司)和澳大利亚国防科学技术组织(australian 's Defence Science and Technology Organisation)等机构工作。”

  • 加快发展.“有了Sim万博1manbetxulink,你可以看到设计,并非常迅速地了解系统的架构和信息流,然后在几分钟内,将设计转化为实时代码,”Gibbens说。“你可以直接用代码开发系统,但这样做要花费1000倍的时间。”

悉尼大学是世界上提供MATLAB和Simulink校园访问的1300所大学之一。万博1manbetx通过校园范围许可,研究人员、教师和学生可以访问最新版本的产品的公共配置,以便在教室、家中、实验室或实地使用。s manbetx 845