MATLAB和Simulink帮助无人驾驶的波音航天器着陆

波音公司的一个工程师小组的任务是设计一个GN&C系统，使X-40A可以在没有动力或飞行员的情况下在标准跑道上降落和完全停止。该项目必须在严格的时间、资金和资源限制内完成。软件需要在可操作的smv中可重用。

X-40A机身长22英尺，翼展12英尺，重约2600磅。它由机翼上执行滚转和制动功能的控制面和尾部控制俯仰和偏航的控制面引导。没有推进系统，车辆必须被提升到它的机动位置。

该团队需要为X-40A开发、建模和模拟飞行控制规律，然后在真实的跌落测试中进行测试。飞行控制律需要足够灵活，以适应在开发周期中对飞行器设计的任何改变。横向和方向控制律必须提供滚转和偏航率的反馈，以便允许跑道中心线转向的侧转指令。纵向控制律必须为俯仰速率提供反馈，使飞行路径跟踪的命令成为可能。

该项目还涉及航空电子设备、传感器、执行器和控制器的原型软件，并验证软件开发指标和流程。

波音团队选择了MATLAB^®,仿真软件^®,仿真软件编码器™、控制系统工具箱™，鲁棒控制工具箱™，统计和机器学习工具箱™、Simulink设计优化™．他们知道，这些产品将简化软件实现，缩短设计2022世界杯八强谁会赢？-软件-验证的周期，并使他们能够随着车辆设计的成熟而进行后期更改。

工程师们使用Simulink和MATLAB工具箱来创建、框图和模拟测试飞行控制定律。利用Simulink Coder自动生成GN&C系统的C代码。然后他们修改了一个独立的Fortran模拟航天飞机自动着陆算法，以适应X-40A配置。最后，他们互相验证C和Fortran代码，直到结果完全匹配。

在模型分析阶段，团队使用MATLAB和蒙特卡罗仿真技术对GN&C代码进行了测试。他们还使用MATLAB和统计和机器学习工具箱开发了一个工具来处理和分析蒙特卡罗数据。

X-40A的测试分为三个阶段:地面测试，检查子系统，验证和改进模型;圈养飞行测试，检查动态传感器，验证牵引稳定性，收集压力数据;和然后测试。工程师们在前两次测试中改进了Simulink模型。然后他们使用MATLAB和工具箱对测试数据进行分析，为自由飞行测试做准备。

GN&C的最初实现花费了六周时间——两周用于Simulink建模，四周用于单元测试。之后的每一次更新，包括验证和分析，都花费了一周的时间。