DCNS对SAMAHE直升机操纵系统进行建模和仿真
挑战
解决方案
结果
- 在多种操作条件下验证系统稳定性
- 模拟速度加快了18倍
- 转移关键开发知识
“MATLAB和Simulink帮助我们快速验证技术概念，准确估计我们设计的性能，最小化系统确认时间，并交付一个满足程序需求的系统。”
杰罗姆•Vouillat DCNS公司
的SAMAHE®直升机处理系统。
的SAMAHE®直升机处理系统可以在不到两分钟的时间内将一架10吨重的直升机从海军舰艇的机库转移到飞行甲板。SAMAHE由法国海军防御和能源公司DCNS设计®该系统可安全运行至海况6(海浪高达6米)，可配置用于从轻型护卫舰到护卫舰的各种舰艇。世界上有9个海军正在使用SAMAHE®系统。
DCNS公司使用仿真软件®Simscape多体™开发SiMAéro (Simulation de manution d 'Aéronef apponté)，这是一个为海军飞机处理系统执行计算分析的模拟器。SiMAéro模拟SAMAHE®将在广泛的条件下运行，包括许多将是不切实际的或不安全的测试在真正的船。
“通过模拟SAMAHE®DCNS的仿真工程师Jérôme Vouillat说:“通过使用Simulink和Simscape多体系统，我们最小化了其认证时间，减少了海上测试，从而降低了成本，提高了船舶的可用性。”我们与MathWorks Consulting Services合作，用MATLAB并行服务器在我们的计算机集群上运行模拟，并加速了数百次模拟运行。”
挑战
海上测试必须提前数月计划，通常需要一个月的准备时间，再加上在船上进行测试的一周时间。即使有了计划和准备，也无法保证彻底测试所需的条件——包括大风——在测试期间都是存在的。此外，在真实的船舶上测试极端条件和故障场景可能是危险的。DCNS想要一种精确模拟广泛条件和场景的方法，以减少海上测试和最大化船员安全。
除了对SAMAHE的机制进行建模®DCNS需要为许多直升机的起落架和轮胎建模。海军直升机轮胎的滚动和滑动特性与其他飞机的明显不同，必须精确建模进行高保真仿真。
DCNS团队必须模拟数百个测试用例，包括不同类型的船舶和直升机、广泛的海况和几种直升机处理系统配置。一批测试需要大约1200种不同的模拟，以覆盖直升机配置、风条件和他们必须分析的船舶运动。他们需要一种方法来缩短模拟时间并减少进行模拟所需的人工工作量。
解决方案
DCNS使用Simulink和Simscape多体对SAMAHE进行建模和仿真®并使用并行计算工具箱™和MATLAB并行服务器™来加速仿真。
在Simulink中，DCNS团队在MathWorks咨询服务的支持下创建了一个包含直升机、舰船和SAMAHE的顶级模型®处理系统。船舶子模型包含了环境条件，如风和海况。完整的模型包含大约4500个块和190个可配置参数。
该团队使用Simscape多体模型直升机起落架和SAMAHE的力学®系统。直升机轮胎的建模使用封装在S-Function块中的微分方程。该团队创建了一个船舶和直升机Simulink模型库，他们定期更新，以模拟新的配置和系统。
为了验证他们的物理模型，团队进行了功能验证，然后将模拟结果与海上测试的测量结果与实际系统进行比较。
DCNS工程师和MathWorks顾问在MATLAB中开发了一个界面，帮助操作人员配置模型参数，启动Simulink仿真，并自动处理仿真结果。
DCNS对各种直升机质量配置、直升机重心位置、直升机初始位置、船舶运动和风条件进行了1200多个模拟。
最初，一次模拟运行大约需要4个小时。与MathWorks Consulting合作，团队使用并行计算工具箱来并行化应用程序，并使用MATLAB并行服务器将模拟运行扩展到20核计算机集群。
DCNS工程师目前正在更新他们的模型，以支持计划中的系统增强。这一努力是DCNS为研发活动不断改进产品和流程的一部分。2022世界杯八强谁会赢？
结果
在多种操作条件下验证系统稳定性．“使用在Simulink和Simscape Multibody中创建的SiMAéro，我们可以模拟SAMAHE的整个处理阶段®验证直升机在各种操作条件下的稳定性，”Vouillat说。“通过手工编写一个模拟程序是不可能按时完成这个项目的。”
模拟速度加快了18倍．Vouillat说:“通过使用并行计算工具箱和MATLAB并行服务器在一个20人的集群上运行这些模拟，我们以大约18倍的速度完成了每批操作。”
转移关键开发知识．“MathWorks顾问完全掌握MATLAB和Simulink产品，这使我们能够使用最佳实践开发和优化模拟器接口，提高了生产力和可维护性，”Voui2022世界杯八强谁会赢？llat说。“因为知识转移是整个项目的优先事项，我们现在是自主的，并继续独立开发。”
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