用户故事

湾流航空公司开发环中驾驶飞机模拟器

挑战

开发一个飞行员在环飞机模拟设施,实时评估控制律设计和飞行显示

解决方案

使用Si万博1manbetxmulink、Aerospace Blockset和Simulink Coder对数字飞行控制系统和飞机动态进行实时建模和仿真

结果

  • 首飞成功
  • 加快发展
  • 逼真的飞行测试准备环境

“在紧凑的日程安排下,我们开发了一个pilot-in- loop模拟实验室,在这个实验室中,我们可以轻松地评估各种控制系统,并在需要时快速调整控制规律的前馈路径。如果没有MathWorks工具,我们将无法在最后期限前完成任务。”

诺曼·赛义德,湾流航空公司的
湾流飞机模拟器的座舱。

使用飞行测试来评估飞行控制体系结构、评估数字控制律实现和开发先进的飞行显示既昂贵又耗时。湾流航空航天公司的工程师利用MathWorks工具开发了一个飞行员在环飞行模拟实验室,解决了这些问题。该实验室包括一个驾驶舱模拟器与飞行员界面,飞行控制显示器和窗口视图。控制和显示连接到基于高保真Simulink模型的实时仿真,包括气动和发动机的力和力矩、运动方程、飞机传感器、控制面驱动和飞行控制定律。万博1manbetx

湾流航空公司飞万博1manbetx行科学工程师Nomaan Saeed表示:“使用Simulink和Aerospace Blockset,我们开发了一个模块化和可重构的仿真环境。”MathWorks工具使我们能够快速评估控制律,修改我们的控制系统,并在模拟过程中立即看到这些变化对操作质量的影响。”

挑战

湾流公司的工程师需要建立一个灵活的飞行员在环飞行模拟设施,包括一个六自由度的飞机模拟,为修改后的湾流G550的预定飞行测试做准备。

为了加快开发速度,赶上紧迫的截止日期,团队计划将项目分成多个部分,并同时进行所有部分的工作。飞行控制系统开发团队需要一个高度交互的建模和仿真环境来快速测试和评估控制规律。开发飞机动力学模拟的团队需要进一步将模型划分为更小的高保真子系统——包括襟翼控制单元、飞行动力学建模、空气数据传感器和系统、惯性参考单元和迎角传感器——这些子系统将同时开发,然后集成到一个完整的飞机模拟中。

解决方案

湾流工程师使用Simulink、Aerospace 万博1manbetxBlockset™和Simulink Coder™开发模拟器,并在模拟飞行过程中实时评估控制律设计。

他们通过将现有的飞机方程转换到Simulink中来开发飞机动力学模型。万博1manbetx这些方程最初是用Fortran语言开发的,基于传统的平面地球模型。该团队使用Aerospace Blockset升级了这个模型,加入了地球的形状、自转和重力变化的绕地运动方程。

对于运动方程和风和湍流模型,工程师们采用了航空航天块集中的预定义块。

该团队还使用Aerospace Blockset执行坐标转换、转换欧拉角方向余弦矩阵。通过控制系统工具箱™,他们计算了特征值、固有频率和阻尼因子。Simulink中的模型引用使多个团队能够万博1manbetx独立地开发单个组件,并将它们分层地组织成一个完整的系统。

在根据飞行测试数据验证飞机动力学模型后,该团队使用Simulink Coder自动生成C代码,他们编译这些代码来创建飞机的实时仿真。万博1manbetx湾流的一个独立团队在Simulink中开发了飞行控制系统模型。万博1manbetx这两个模型通过共享内存进行通信,然后一起进行模拟。

模拟运行在解释模式下,湾流工程师可以通过在信号上设置作用域、引入故障和评估新算法来分析和调试模型。

使用Aerospace Blockset中的标准块,他们将Simulink模型连接到FlightGear飞行模拟软件,以显示基于飞机状万博1manbetx态数据的窗口视图。

该团队使用了MATLAB®对模拟结果进行后处理,并创建用于改变飞行条件、选择机场和模拟过程中诱导故障模式的用户界面。

湾流继续为各种飞机使用模拟实验室。“由于Simulink的灵活性,我们可以将实验室用于各种各样的万博1manbetx目的,”Saeed说。“它是高度模块化和可重构的,所以我们可以很容易地在不同的飞机型号之间切换,或评估不同的组件。”

结果

  • 首飞成功.在飞行控制计算机上执行了控制定律后,该团队开始驾驶飞机。赛义德说:“我们必须在最后期限前完成任务,我们在最后期限前完成了任务。”“当我们驾驶飞机时,一切都按计划进行。”

  • 加快发展.“如果没有MathWorks工具,我们就无法按时完成任务,”Saeed指出。“通过使用相同的工具来开发飞机动力学模型和飞行员在环仿真,我们可以快速开发和评估控制系统。”

  • 逼真的飞行测试准备环境.湾流公司利用模拟实验室为飞行测试准备试飞员。飞行员报告说,模拟器非常符合实际飞机的飞行特性,为准备飞行试验提供了出色的环境。