处女轨道模拟发射台一级分离事件

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。该团队需要进行数千次蒙特卡罗模拟，同时改变这些不确定参数的值，以确定特定参数组合是否会导致碰撞。

由于需要这么多模拟，该团队希望自动化模拟过程，并在多个计算核上并发地运行模拟。由于现有的仿真系统无法实现自动化或并行处理，该团队开始寻找替代方案。开放源代码的解决方案将花万博 尤文图斯费太长时间来验证和定制，而定制的多体动力学仿真软件包太昂贵，难以定制。

Virgin轨道工程师使用Simulink和Simscape Multibody建模和模拟发射台一级和有效载荷分离事件，使用Parallel Computing Toolbox™在多核处理器上并行万博1manbetx运行模拟。

该团队在Simulin万博1manbetxk中与Simscape Multibody一起工作，构建了一个由基本3D形状组成的初步模型，包括球、锥和圆柱体。

在这些早期的模拟中，他们使用二维截面和二维距离方程来测量间隙。然后他们在MATLAB中实现了Gilbert-Johnson-Keerthi (GJK)碰撞检测算法^®计算三维物体之间的距离。该团队基于从MathWorks文件交换下载的一个算法来实现他们的实现。

接下来，该团队从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进行蒙特卡罗模拟。

这个应用程序读取50到100个模拟参数，以及它们的值分布和限制，从微软^®Excel^®电子表格。然后，它在改变参数值的同时运行多达1000个模拟，并保存结果——通常是数gb的数据——用于MATLAB中的后处理。

在后处理过程中，该团队使用Simscape Multibody中的Mechanics Explorer工具来可视化组件的物理运动，检查组件在阈值距离内碰撞或通过的任何模拟场景。

仿真结果提供给原始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开发和仿真控制算法。万博1manbetx

该团队目前正在模拟空投分离事件，这将包含一个空气动力和影响的模型。该团队还根据飞行硬件地面测试的结果，为航天器的首次发射做准备，完善了模型。

• 模拟完成速度快10倍。“通过Sim万博1manbetxulink和Simscape Multibody，我们可以简化假设和并行处理，将模拟时间从几天减少到几个小时，”Harvey说。“同样重要的是，我们可以自动化模拟，让它们在后台或通宵运行，然后在早上等待结果。”
• 模拟设置时间减少高达90%。“每次模拟运行都需要设置50到100个变量，”哈维说。“我们使用MATLAB和Simulin万博1manbetxk从电子表格中读取这些变量，这使得准备仿真变得很容易，并将设置时间缩短了5到10倍。”
• 根据仿真结果进行硬件设计。Harvey说:“我们使用Simulink模万博1manbetx拟的结果来决定支架尺寸和几何形状的变化。”“结果还帮助我们了解哪些公差可以被放松，以简化生产，哪些必须收紧，以确保足够的分离间隙。”