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.
Erste Schritte:
Massenpunkt-, 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.
CubeSat-Simulationsbibliothek
Mit der CubeSat-Simulationsbibliothek können Sie die Bewegung und Dynamik von CubeSat-Satelliten modellieren, simulieren, analysieren und visualisieren. Um zu beginnen, können Sie die simulierbaren Beispiele oder Modellvorlagen der Bibliothek nutzen. Verwenden Sie den Suchbegriff „CubeSat“ im Add-On Explorer auf dem MATLAB-Desktop, um die Bibliothek zu finden und zu installieren.
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.
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.
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.
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.
Blockbibliothek für Himmelsphänomene
Mit Tschebyscheff-Koeffizienten vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA können Sie Simulink verwenden, um die Position und die Geschwindigkeit von Sonnensystemkörpern im Verhältnis zu einem angegebenen zentralen Objekt für ein gegebenes Datum des julianischen Kalenders sowie die Erdnutation und die Mondlibration zu beschreiben.
Blöcke auf der Grundlage von Koeffizienten, die vom JPL der NASA bereitgestellt werden.
World Magnetic Model-Block
Implementieren des World Magnetic Model, einschließlich WMM-2015v2 und benutzerdefinierter Datenmodelle
FlightGear-Schnittstelle
Unterstützung der Version 2018.3 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
