Aerospace Blockset

重要更新

 

Aerospace Blockset

建模、仿真和分析航空航天飞行器动力学

 

Aerospace Blockset™ 提供 Simulink® 模块,用于建模、仿真和分航空航天飞行器。您可以集成飞行器动力学、已验证的飞行环境模型和飞行员行为,然后将您的模型连接到 FlightGear 飞行模拟器,用以 可视化仿真结果。

借助 Aerospace Blockset,您可以使用空气动力系数或 Data Compendium (Datcom) 导数,对固定翼、旋翼和多旋翼飞行器进行建模。使用预置的组件库,您能够设计 GNC 算法,对作动器动力学和推进子系统进行建模。利用内置的航空航天数学运算以及坐标系和空间转换,您可以描述三自由度 (3DOF) 和六自由度 (6DOF) 机身的行为。

该模块集包括已验证的大气层、重力、风、地形高度和磁场的环境模型,用来表示飞行条件,提高仿真逼真度。使用飞行控制分析工具,您可以分析航空航天飞行器的动态响应和飞行品质。要完成分析,您可以直接从 Simulink 中借助标准驾驶舱仪表以及使用预置的 FlightGear 飞行模拟器界面,可视化飞行中的飞行器。

航空航天飞行器建模

使用各模块对航空航天飞行器的动力学进行建模,执行仿真,了解各种飞行和 环境条件下的系统行为。

质点的运动方程

使用四阶和六阶质点模块,对单个或多个质点的作用力和平移运动或协调运动进行建模。打开一个使用多飞行器协同控制的示例,了解这些模块的使用方法。

多飞行器协同控制的示例。

3DoF、6DoF 运动方程

使用运动方程模块,对具有固定质量和可变质量的三自由度和六自由度运动方程进行仿真。定义机身、风和地心地固 (ECEF) 坐标系下运动方程的表现形式。

航天航空坐标系。

Data Compendium 导数

将数字 Data Compendium (Datcom) 导数导入 MATLAB® 并在 Simulink® 中仿真飞行器的气动力和力矩。打开 Swineworks D-200 Sky Hogg 轻型飞机模型的示例,了解此模块的使用方法。

使用 Datcom 空气动力系数的示例。

GNC 和飞行分析

使用模板和函数,对航空航天飞行器的动态响应执行高级分析使用制导、导航和控制(GNC)模块,来控制和协调它们的飞行。 

飞行控制分析

使用 Aerospace Blockset 和 Simulink Control Design™ 对飞行器的动态响应执行高级分析。从模板入手,使用函数计算和分析在 Simulink 中建模飞机的飞行品质。

使用内置的模板开始进行分析。   

制导、导航和控制

使用制导模块计算两个飞行器之间的距离,使用导航模块建立加速计、陀螺仪和惯性测量单元 (IMU) 的模型,使用控制器模块控制航空航天飞机器的运动。

掌上无人机 GNC 的示例。        

环境模型

使用已验证的环境模型,表示标准大气层、重力和磁场分布并实现标准风力条件。

大气层

使用模块实现数学形式的大气标准,如 International Standard Atmosphere (ISA) 和 1976 年 Committee on Extension to the Standard Atmosphere (COESA) 大气层模型。

使用 COESA 大气层模型的示例。    

重力和磁场

使用 1984 年世界大地测量系统、1996 年地球位势模型 (EGM96) 或世界地磁模型 (WMM) 等标准,计算重力和磁场,下载星历数据,计算地形高度和起伏。

包括重力和磁场模型。  

在飞行仿真中增加风的作用,具体方法是包括采用 MIL-F-8785C 和 MIL-HDBK-1797 标准的数学描述和美国海军研究实验室水平风模型 (HWM)。

具有风切变、阵风和湍流的 HL-20 着陆。    

飞行可视化

使用标准驾驶舱飞行仪表并将您的仿真连接到 FlightGear 飞行模拟器,可视化飞行器飞行动态。

飞行仪表

使用飞行仪表模块显示导航变量。飞行仪表库中可用的模块包括空速、爬升率和排气
温度指示器、高度表、地平仪、高度表等。

使用飞行仪表模块查看飞行数据。    

飞行模拟器界面

使用这些模块,您可以连接到 FlightGear 飞行模拟器,在三维环境中可视化航空航天
飞行器动态。从运行 NASA 的 可返回升力体 HL-20 飞行器的示例开始。

HL-20 仿真的可视化示例。    

飞行器组件

使用这些模块建立飞行器组件模型,如线性和非线性作动器、飞行员行为和引擎系统。

作动器

根据作动器的自然频率、阻尼比以及饱和、速率和扭转极限,描述线性作动器和非线性作动器。

以非线性作动器的形式对舵动力学进行建模。    

飞行员模型

通过使用传递函数来描述其反应时间,在动力学模型中包括飞行员响应。飞行员模型库包括三个模块,实现了 Tustin、精度和交叉模型。

Tustin 试验模型的传递函数。    

发动机系统

涡扇发动机系统模块计算涡扇发动机及其控制器在特定油门杆位置、马赫数和高度下的推力和燃油消耗量。

包括发动机和控制器的模块。 
    

行星历表

使用太阳系星历数据,计算给定儒略日期的行星的位置和速度,描述地球章动和月球天平动。

天象模块库

利用从 NASA 的喷气推进实验室 (JPL) 获得的 Chebyshev 系数,您可以使用 Simulink 描述给定儒略日期的太阳系天体相对于指定中心星体的位置和速度,以及地球章动和月球天平动。

使用 NASA 的 JPL 提供的系数的模块。    

最新功能

飞行控制分析工具

分析航空航天飞行器的动态响应和飞行品质

地球方向参数

计算极运动、对天球中间极移位的调整以及 UT1 与 UTC 之间的差异

超音速空速修正

在当量空速、校准空速或真空速之间转换

运动方程状态名称

通过指定航空航天特定的刚体状态名称,简化线性化处理

FlightGear 界面

包括通过飞行模拟器模块对 2018.1 版的支持

关于这些功能和相应函数的详细信息,请参阅 发行说明

大韩航空

“通过 MATLAB 和 Simulink 实现了模型重用和效率提升,节省时间并降低成本。采用基于模型的设计,与手工编码相比,我们估计节省时间可达到 50% 以上,而且,随着项目复杂性增加,基于模型设计的优势更加明显。”

大韩航空的 Jugho Moon

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