主要内容

对发射中止系统进行建模

此示例对设计用于外太空的轨道飞行器的发射中止系统进行建模。该模型通过使用 Stateflow 图实现监督控制系统,使模型能够在发射期间检测异常。

如果在发射期间发生故障,轨道飞行器将启动中止序列。根据故障发生的时间,轨道飞行器可能会:返回发射场,前往指定的下游着陆点,在完成绕地球飞行一圈后尝试着陆,或转入更低的稳定轨道。

打开模型

在此示例中,Stateflow® 图监控轨道飞行器的飞行,并在轨道飞行器遇到异常时安排适当的发射中止动作。

检查 ModeLogic

图由两个并行状态 ModeLogicAbort 组成。ModeLogic 状态包含四个子状态,它们根据轨道飞行器的海拔描述可能的发射中止场景:

  • 返回发射场 - 如果海拔小于 10000 米,轨道飞行器将倾倒燃油,释放固体火箭助推器和外部燃料箱,并返回发射场。

  • 远端着陆 - 如果海拔在 10000 和 100000 米之间,轨道飞行器将释放固体火箭助推器和外部燃料箱并返回远端着陆点。

  • 绕地一圈中止 - 如果海拔在 100000 和 400000 米之间,轨道飞行器将释放外部燃料箱,绕地球飞行一圈后进入再入阶段。

  • 中止到轨道 - 如果海拔大于 400000 米,轨道飞行器将放弃预定轨道并进入更低的稳定轨道。

检查 Abort

Abort 状态控制轨道飞行器在图检测到异常时的行为。如果发生异常,系统从 Normal 子状态转移到 AbortLogic 子图,然后转移到 AbortComplete 子状态。

进入 AbortLogic 子图的转移连接到一个 entry 端口。同样,转出子图的转移在一个 exit 端口上开始。每个端口都有一个匹配的结点,标记该子图内的进入或退出点。这些结点隔离子图的内部逻辑,后者根据发射中止场景安排三个可能的动作:

  • 倾倒燃油。

  • 释放固体火箭助推器。

  • 释放外部燃料箱。

如果轨道飞行器处于中止到轨道场景,则这些动作都不需要。

有关 entry 和 exit 端口的详细信息,请参阅Create Entry and Exit Connections Across State Boundaries

对模型进行仿真

要对模型进行仿真,请执行以下操作:

  1. 在顶层模型中,双击 Inputs 模块。

  2. 在 Signal Editor 模块对话框中,从激活场景列表中选择一个发射中止场景。默认场景是 RTLS_Abort

  3. 点击运行

参考

[1] Nelson, Douglas, John Bradford, and John Olds. "Abortability Metrics: Quantifying Intact Abort Mode Availability for Reusable Launch Vehicles." In Space 2006. San Jose, California: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2006. https://doi.org/10.2514/6.2006-7293.

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