Aerospace Blockset

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Aerospace Blockset

Modellieren, Simulieren und Analysieren der Fahrzeugdynamik von Luftfahrzeugen

 

Aerospace Blockset™ bietet Simulink®-Blöcke für die Modellierung, Simulation und Analyse von Luftfahrzeugen. Sie können Fahrzeugdynamiken, validierte Modelle der Flugumgebung sowie das Pilotenverhalten in Ihr Modell aufnehmen und das Modell dann mit dem FlightGear-Flugsimulator verbinden, um Simulationsergebnisse zu visualisieren.

Mit Aerospace Blockset können Sie aerodynamische Koeffizienten oder aus dem Data Compendium (Datcom) abgeleitete Elemente verwenden, um Festflügel-, Drehflügel- und Multirotor-Luftfahrzeuge zu modellieren. Mit Bibliotheken vorgefertigter Komponenten können Sie GNC-Algorithmen entwerfen sowie Aktuator-Dynamiken und das Antriebs-Subsystem modellieren. Integrierte mathematische Operationen für den Luftfahrtbereich sowie Koordinatensysteme und räumliche Transformationen ermöglichen es Ihnen, das Verhalten von Flugzeugkörpern mit drei Freiheitsgraden (3DoF) und mit sechs Freiheitsgraden (6DoF) zu beschreiben.

Das Blockset enthält validierte Umgebungsmodelle für Atmosphäre, Schwerkraft, Wind, Geoidhöhe und magnetische Felder, mit denen Sie Flugbedingungen darstellen und die Simulationsgenauigkeit erhöhen können. Mit Flugsteuerungs-Analysetools können Sie die dynamischen Reaktionen und die Flugqualitäten von Luftfahrzeugen analysieren. Zum Abschluss Ihrer Analyse können Sie das fliegende Luftfahrzeug direkt aus Simulink visualisieren, indem Sie Standard-Cockpitinstrumente sowie die vorgefertigte Schnittstelle für den FlightGear-Flugsimulator verwenden.

Modellierung von Luftfahrzeugen

Verwenden Sie Blöcke, um die Dynamik von Luftfahrzeugen zu modellieren, Simulationen durchzuführen sowie das Systemverhalten unter verschiedenen Flug- und
Umgebungsbedingungen zu verstehen.

Massenpunktgleichungen für die Bewegung

Verwenden Sie Massenpunktblöcke der vierten und sechsten Ordnung, um einwirkende Kräfte und Parallelbewegungen oder koordinierte Bewegungen für einzelne oder mehrere Massenpunkte zu modellieren. Öffnen Sie ein Beispiel mit mehreren Luftfahrzeugen mit gemeinschaftlicher gemeinsamer Steuerung, um zu sehen, wie Sie diese Blöcke verwenden können.

Beispiel für mehrere Luftfahrzeuge mit gemeinsamer gemeinschaftlicher Steuerung.

3DoF- und 6DoF-Bewegungsgleichungen

Simulieren Sie Bewegungsgleichungen mit drei und sechs Freiheitsgraden mit fester und variabler Masse, indem Sie die Gleichungen von Bewegungsblöcken verwenden. Definieren Sie Darstellungen der Bewegungsgleichungen für Flugzeugkörper-, Wind- und ECEF-Koordinatensysteme (Earth-Centered, Earth-Fixed).

Koordinatensysteme für den Luftfahrtbereich.

Aus dem Data Compendium abgeleitete Elemente

Importieren Sie aus dem digitalen Data Compendium (Datcom) abgeleitete Elemente in MATLAB®, und simulieren Sie die aerodynamischen Kräfte und Momente eines Luftfahrzeugs in Simulink®. Öffnen Sie das Beispiel, in dem ein leichtes Flugzeug vom Typ Swineworks D-200 Sky Hogg modelliert wird, um die Verwendung dieses Blocks zu sehen.

Beispiel mit aerodynamischen Koeffizienten aus dem Datcom.

GNC und Fluganalysen

Verwenden Sie Vorlagen und Funktionen, um erweiterte Analysen der dynamischen Reaktionen von Luftfahrzeugen durchzuführen, sowie GNC-Blöcke (Guidance, Navigation & Control), um ihren Flug zu steuern und zu koordinieren. 

Flugsteuerungsanalysen

Verwenden Sie Aerospace Blockset und Simulink Control Design™, um erweiterte Analysen der dynamischen Reaktionen von Luftfahrzeugen durchzuführen. Verwenden Sie Vorlagen für die ersten Schritte sowie Funktionen, um die Flugqualitäten von Luftfahrzeugen, die in Simulink modelliert sind, zu berechnen und zu analysieren.

Verwenden Sie integrierte Vorlagen als Startpunkt für Ihre Analysen.   

Guidance, Navigation & Control

Verwenden Sie Lenkungsblöcke, um den Abstand zwischen zwei Luftfahrzeugen zu berechnen, Navigationsblöcke, um Beschleunigungsmesser, Gyroskope und inertiale Messeinheiten (IMUs) zu modellieren und Steuerungsblöcke, um die Bewegungen von Luftfahrzeugen zu steuern.

Beispiel für GNC für eine handtellergroße Drohne.        

Umgebungsmodelle

Verwenden Sie validierte Umgebungsmodelle zur Darstellung von Standardprofilen für Atmosphäre, Schwerkraft und magnetische Felder sowie für die Implementierung standardmäßiger Windbedingungen.

Atmosphäre

Verwenden Sie Blöcke, die mathematische Darstellungen atmosphärischer Standards implementieren, wie International Standard Atmosphere (ISA) und das Atmosphäremodell des Committee on Extension to the Standard Atmosphere von 1976 (COESA).

Beispiel mit dem COESA-Atmosphäremodell.    

Schwerkraft und magnetische Felder

Berechnen Sie Schwerkraft und magnetische Felder mithilfe von Standards wie dem World Geodetic System von 1984, dem Earth Geopotential Model von 1996 (EGM96) oder den World Magnetic Models (WMM), und laden Sie Ephemeridendaten herunter, um Geoidhöhe und Wellenbewegungen zu berechnen.

Einschließen von Modellen für Schwerkraft und magnetische Felder.  

Wind

Berücksichtigen Sie in Flugsimulationen die Auswirkungen von Wind, indem Sie mathematische Darstellungen aus den Standards MIL-F-8785C und MIL-HDBK-1797 und den U.S. Naval Research Laboratory Horizontal Wind Models (HWM) verwenden.

HL-20-Landungen mit Windscherung, Windböen und Turbulenzen.    

Flugvisualisierung

Visualisieren Sie die Flugdynamik von Luftfahrzeugen, indem Sie Standard-Cockpit-Fluginstrumente verwenden und Ihre Simulation mit dem FlightGear-Flugsimulator verbinden.

Fluginstrumente

Verwenden Sie Blöcke für Fluginstrumente, um Navigationsvariablen anzuzeigen. Die Fluginstrumentenbibliothek bietet Blöcke für Fluggeschwindigkeit, Steigrate und Abgastemperaturindikatoren, den Höhenmesser, den künstlichen Horizont, den Wendezeiger und mehr.

Anzeigen von Flugdaten mithilfe von Fluginstrumentierungsblöcken.    

Flugsimulator-Schnittstelle

Verwenden Sie Blöcke, die eine Schnittstelle für den FlightGear-Flugsimulator bieten, und visualisieren Sie die Fahrzeugdynamik von Luftfahrzeugen in einer 3D-Umgebung. Nutzen Sie als Einstieg ein Beispiel mit dem Lifting-Body-Wiedereintrittskörper HL-20 der NASA.

Visualisierungsbeispiel einer HL-20-Simulation.    

Luftfahrzeugkomponenten

Verwenden Sie Blöcke, um Luftfahrzeugkomponenten zu modellieren, wie lineare und nichtlineare Aktuatoren, das Verhalten eines menschlichen Piloten und die Triebwerksysteme.

Aktuatoren

Stellen Sie lineare und nichtlineare Aktuatoren anhand ihrer natürlichen Frequenz, ihres Dämpfungsgrads sowie ihrer Grenzen für die Sättigung, die Rate und die Ablenkung dar.

Modellierung der Dynamik des Seitenleitwerks als nichtlinearer Aktuator.    

Pilotenmodelle

Nehmen Sie die Reaktionen des Piloten in dynamische Modelle auf, indem Sie seine Reaktionszeit mithilfe von Transferfunktionen darstellen. Die Pilotenbibliothek enthält drei Blöcke, die das Tustin-, Precision- und Crossover-Modell implementieren.

Transferfunktion für das Tustin-Pilotenmodell.    

Triebwerksysteme

Der Mantelstromtriebwerk-Systemblock berechnet den Schub und das Gewicht des Kraftstoffdurchflusses eines Mantelstromtriebwerks und seiner Steuerung mit einer bestimmten Drosselklappenstellung, Machzahl und Höhe.

Block, der das Triebwerk und seine Steuerung umfasst. 
    

Planetary Ephemerides

Use solar system ephemeris data to calculate position and velocity of planets for a given Julian date, and to describe Earth nutation and Moon libration motions.

Celestial Phenomena Block Library

With Chebyshev coefficients obtained from NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL), you can use Simulink to describe the position and velocity of solar system bodies relative to a specified center object for a given Julian date, as well as Earth nutation and Moon libration.

Blocks using coefficients provided by NASA's JPL.    

Neue Funktionen

Flugkontroll-Analysetools

Analysieren Sie die dynamische Reaktion und die Flugqualitäten von Luftfahrzeugen.

Erdorientierungsparameter

Berechnen Sie die Polbewegung, die Anpassung an die Verschiebung des mittleren Himmelspols und die Differenz zwischen UT1 und UTC.

Korrektur von Überschall-Fluggeschwindigkeiten

Konvertieren Sie zwischen äquivalenter, berichtigter und wahrer Fluggeschwindigkeit.

Zuordnung von Namen für Bewegungszustände

Vereinfachen Sie den Linearisierungsprozess, indem Sie luftfahrtspezifische Namen für Zustände starrer Körper angeben.

FlightGear-Schnittstelle

Unterstützt die Version 2018.1 mithilfe von Flugsimulatorblöcken

Details zu diesen Merkmalen und den zugehörigen Funktionen finden Sie in den Versionshinweisen.

Korean Air

„Die Verbesserungen in der Wiederverwendung und Effizienz von Modellen durch MATLAB und Simulink sparen Zeit und Kosten. Unseren Schätzungen nach sind mit Model-Based Design Zeiteinsparungen von über 50 % im Vergleich zur manuellen Programmierung erreichbar, und die Vorteile von Model-Based Design steigen mit der Komplexität des Projekts.“

Jugho Moon, Korean Air

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Kontaktieren Sie Greg Drayer Andrade, den technischen Experten für Aerospace Blockset

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