Mitsubishi Heavy Industries beschleunigt die Drohnenentwicklung mit Simulink-Modellen
Sicher und effizient entwickelte und verifizierte Regelungsalgorithmen
„Durch das Anwenden der Simulink-Technologie zur automatischen Codegenerierung auf den gesamten Workflow konnten wir die Effizienz und Genauigkeit vom Entwurf der Algorithmen über die Implementierung bis hin zur funktionalen Verifikation verbessern.“
Wichtigste Ergebnisse
- MHI erstellte einen durchgängigen Entwicklungsworkflow vom Regelungsentwurf bis hin zur PX4-Implementierung mithilfe von Simulink-Modellen.
- MHI verbesserte die Qualität und verkürzte die Entwicklungsdauer durch das kontinuierliche Testen der PX4-Regelungsalgorithmen mit HIL-Simulation.
- MHI gewann Einblicke in den Einsatz von Simulink-Modellen zur PX4-Autopilot-Integration.
Hardware-in-the-Loop-Architektur zur UAV-Entwicklung, die PX4-Regelungsmodelle, Flugregelungshardware, Speedgoat-Echtzeitsimulation und Visualisierungstools integriert.
Durch die weitverbreitete Nutzung unbemannter Luftfahrzeuge (UAVs) und Drohnen in der Industrie, Logistik und Katastrophenhilfe werden ausgefeiltere, hochpräzise Regelungsalgorithmen nötig. Zur Entwicklung von Drohnen der nächsten Generation musste das Research & Innovation Center bei Mitsubishi Heavy Industries (MHI) effizient Regelungsmodule entwickeln und validieren, die verschiedene Regelungstechnologien in neue Algorithmen einbinden. Beim Workflow ergaben sich jedoch Herausforderungen. Hierzu gehörten: Engpässe bei der Entwicklungsgeschwindigkeit, bei der manuellen Codeimplementierung und bei der Verifikation von Regelungsalgorithmen sowie die Ausführung von Flugtests in den frühen Entwicklungsstadien. Diese Herausforderungen führten daher bei Sicherheit, Kosten und Wiederholbarkeit zu Risiken und Einschränkungen.
MHI erstellte eine Entwicklungsumgebung, die Produkte entwerfen und Funktionen genau verifizieren konnte – ohne reale Geräte. Mithilfe von Simulink® und der UAV Toolbox konnte das Ingenieurteam Regelungsalgorithmen entwerfen, die dann über ein PX4-spezifisches Blockset effizient mit Sensoren und Aktuatoren verbunden wurden. Dieser Model-Based-Ansatz ermöglichte das Visualisieren und Verifizieren der Flugsteuerungslogik bereits in den frühesten Entwicklungsstadien. Mit Embedded Coder® wurde automatisch hochwertiger C Code aus den Simulink-Modellen generiert. Danach wurde der generierte Code direkt in PX4-Autopilot-Firmware integriert, was den Entwicklungsaufwand im Vergleich zum manuellen Programmieren erheblich verringerte. Darüber hinaus kombinierte MHI Simulink Real-Time™ mit Speedgoat®-Echtzeithardware, um eine HIL-Simulationsumgebung (Hardware-in-the-Loop) zu erstellen. Durch das Simulieren von Sensorsignalen und der Flugdynamik in Echtzeit kann das Verhalten des Regelungsalgorithmus unter realistischen Betriebsbedingungen bereits vor physischen Flugtests validiert werden.
Eingesetzte Produkte
