Aerospace Blockset

 

Aerospace Blockset

建模、仿真和分析航空航天飞行器动力学

开始:

    大气飞行器建模

使用各种模块对大气飞行平台进行动力学建模、执行仿真,并了解各种飞行和环境工况下的系统行为。

质点、3DoF 和 6DoF 运动方程

使用运动方程模块,对固定质量或可变质量大气飞行器的质点、三自由度动力学和六自由度动力学进行建模和仿真。定义运动方程在机体、风和地心地固 (ECEF) 坐标系中的表示。变换坐标系并进行单位转换,以确保模型一致性。

航空航天飞行器的机体固定坐标系。

Data Compendium 导数

将数字 Data Compendium (DATCOM) 空气动力系数导入 MATLAB®,对固定翼飞行器的几何形状进行建模。然后,在 Simulink® 中对飞行器的空气动力和力矩进行仿真。

使用 DATCOM 空气动力系数的示例。

参考应用

探索可直接用于仿真的示例,了解如何使用 Aerospace Blockset 进行飞行器动力学建模。

混合动力飞行器动力学建模示例。

航天器仿真

使用 CubeSat Vehicle 和 Spacecraft Dynamics 库模块对小型卫星的运动及动力学进行建模、仿真、分析与可视化。使用太阳系星历数据计算给定儒略日期的天体位置和速度,并介绍地球章动和月球天平动。

立方体卫星与航天器动力学

卫星与星座的运动及动力学建模。以不同的保真度传播轨道,并计算飞行器姿态机动所需的旋转角度。使用 Aerospace Toolbox 中的 satelliteScenario 对象对轨迹进行可视化并执行高级任务规划。

使用 Orbit Propagator 模块建模的卫星星座的可视化。

行星历表

利用从 NASA 的喷气推进实验室 (JPL) 获得的 Chebyshev 系数,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。您还可以引入地球章动和月球天平动,以提高模型的精确度。

用来描述太阳系天体属性的模块。

参考应用

可直接用于仿真的航天器示例是一个很好的起点。

可直接用于仿真的示例,支持您进行卫星轨道的高级任务规划。

GNC 与飞行分析

使用模板和函数对航空航天飞行器的动态响应进行高级分析,使用 GNC 模块控制和协调飞行器的飞行。

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,使用导航模块为加速度计、陀螺仪和惯性测量单元 (IMU) 建模,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 模型示例。

飞行控制分析

使用 Aerospace Blockset 和 Simulink Control Design™ 对航空航天飞行器的动态响应进行高级分析。从模板起步,运用函数根据 MIL-F-8785C 和 MIL-STD-1797A 标准计算和分析机身 Simulink 模型的飞行品质。

使用内置模板开始分析。

环境模型

使用已验证的环境模型表示标准大气、重力和磁场分布,并实现标准风力条件。

大气

使用各种模块以数学方式表示大气标准,如国际标准大气 (ISA) 和 1976 年标准大气扩展委员会 (COESA) 大气模型。

使用 COESA 大气模型的 De Havilland Beaver 示例。

重力和磁场

使用标准模型计算重力和磁场。利用 Environment 库中的模块,可以实现地球重力位模型、世界地磁模型以及国际地磁参考场等标准,包括 EGM2008、WMM2020 和 IGRF13。还可以根据大地水准面数据(可通过附加功能资源管理器下载)计算高度和起伏。

使用 IGRF-13 磁场模型计算地球的磁场和长期变化。

在飞行仿真中考虑风的效应,可使用 MIL-F-8785C 和 MIL-HDBK-1797 标准中的数学表示,以及美国海军研究实验室水平风模型 (HWM)。

HL-20 着陆时的风切变、阵风和湍流仿真。 

飞行可视化

使用标准驾驶舱飞行仪表或将仿真与 FlightGear 飞行仿真器连接,对飞行器的飞行动态进行可视化。

飞行仪表

使用飞行仪表模块显示导航变量。Flight Instruments 库中提供的模块包括空速、爬升率、排气温度指示器、高度计、人工地平仪和转弯协调仪。

使用飞行仪表模块查看飞行数据。   

飞行仿真器界面

使用 FlightGear 的飞行仿真器界面,在三维环境中对航空航天飞行器动力学进行可视化。NASA 的 HL-20 升力式再入飞行器示例是一个很好的起点。

FlightGear 中对 HL-20 仿真的可视化示例。

飞行器组件

为飞行器组件建模,如线性和非线性作动器、驾驶员行为以及引擎系统。

作动器

根据作动器的自然频率、阻尼比、速率限制及挠度限制来表示线性和非线性作动器。

为非线性作动器建模,无需推导其动力学特征。

飞行员模型

使用传递函数表示飞行员反应时间,从而在动力学模型中包含飞行员响应信息。Pilot Models 库中包含三个模块,分别实现 Tustin 模型、精度模型和交叉模型。

Tustin 飞行员模型中表示传递函数的模块。

引擎系统

Turbofan Engine System 模块计算受控涡扇引擎系统在特定油门位置、马赫数和高度下的推力及燃油质量流速。

包括引擎和控制器的 Turbofan Engine System 模块。

大韩航空利用基于模型的设计加速无人机飞行控制软件开发与验证

大韩航空设计并仿真了飞行控制律和操作逻辑、生成并验证了产品级代码,还进行了 HIL 测试。