原始轨道模拟了发射阶段的分离事件

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。该团队需要运行数千次蒙特卡洛模拟，同时改变这些不确定参数的值，以确定特定的参数组合是否会导致碰撞。

由于需要如此多的模拟，该团队希望自动化模拟过程，并在多个计算核心上并发地运行模拟。由于现有的模拟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。开源的解决方案需要很长时万博 尤文图斯间来验证和定制，而定制的多体动力学模拟软件包成本太高，也很难定制。

Virgin轨道工程师使用Simulink和Simscape Multibody对发射阶段和有效载荷分离事件进行建模和模拟，并使用Parallel Computing Toolbox™在多核处理器万博1manbetx上并行运行模拟。

在Simscape M万博1manbetxultibody的Simulink中工作，团队构建了一个由基本3D形状组成的初步模型，包括球体、锥体和圆柱体。

在这些早期的模拟中，他们使用了2D的横截面和2D的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文件交换下载的算法实现。

接下来，小组从他们的CAD软件中为结构组件导出点云。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中创建一个等效的三维凸壳。

在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，该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洛模拟。

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

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

仿真结果将提供给Virgin轨道硬件设计工程师以及使用Simulink开发和模拟控制算法的制导、导航和控制(GNC)工程师。万博1manbetx

该团队目前正在模拟空投分离事件，这将包括一个空气动力和影响的模型。该团队还在根据飞行硬件的地面测试结果改进模型，为航天器的首次发射做准备。

• 模拟完成的速度快了10倍。“有了Sim万博1manbetxulink和Simscape Multibody，我们可以简化假设和并行处理，将模拟时间从几天缩短到几个小时，”Harvey说。“同样重要的是，我们可以自动化模拟，让它们在后台或晚上运行，第二天早上就能得到结果。”
• 模拟设置时间减少了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，这使得准备模拟变得很容易，并且将设置时间缩短了5到10倍。”
• 根据仿真结果进行硬件设计。“我们使用来自Simulink模拟的结果来决万博1manbetx定支架的大小和几何形状的变化，”Harvey说。“研究结果还帮助我们了解哪些公差可以放宽以简化生产，哪些公差必须收紧以确保足够的分离间隙。”