航空航天Blockset

航空航天Blockset

建模、模拟和分析航天飞行器动力学

开始:

大气飞行器建模

使用块对大气飞行平台的动力学进行建模,进行仿真,并了解在各种飞行和环境条件下的系统行为。

点质量,3DoF和6DoF运动方程

利用运动块方程,对定质量和变质量大气飞行器的点质量和三自由度和六自由度动力学进行了建模和模拟。定义物体、风和以地球为中心、地球固定(ECEF)坐标系中运动方程的表示形式。在坐标系之间转换并执行单元转换,以确保模型的一致性。

飞行器的三维表示,箭头表示六个自由度。

航空航天飞行器的固定体坐标系。

数据概要衍生品

导入数字数据汇编(DATCOM)气动系数MATLAB®建立固定翼飞行器的几何模型。然后,对飞行器的气动力和力矩进行了仿真动态仿真模块®

通过导入DATCOM气动系数创建的飞行中的固定翼飞机。

使用DATCOM气动系数的例子。

参考应用

探索一个准备进行模拟的示例,了解Aerospace Blockset是如何用于建模飞机动力学的。

混合动力飞机模型,图中显示了电池容量和有效载荷的扫描。

混合动力飞机动力学建模实例。

航天器模拟

使用CubeSat车辆和航天器动力学库块建模、模拟、分析和可视化小卫星的运动和动力学。利用太阳系星历表数据,计算给定儒略日期天体的位置和速度,并描述地球的章动和月球的振动。

立方体卫星和航天器动力学

卫星和星座的运动和动力学模型。以不同的保真度传播轨道,并为飞行器姿态机动计算所需的旋转。可视化轨迹和执行高级任务计划与satelliteScenario对象从航空航天工具箱。

用轨道传播器块建模的卫星星座可视化。

行星的星历表

利用从NASA喷气推进实验室(JPL)获得的切比雪夫系数,使用Simulink描述给定朱利安日期的太阳系天体相对于指定中心物体的位置和速度。您还可以通过合并地球章动和月球振动来提高模型的准确性。

块计算天体的运动,并实现地球的章动和月球的振动。

块来描述太阳系天体的属性。

参考应用

从准备模拟的航天器示例开始。

Simulink模型与轨道传播器块。

一个现成的模拟示例,提供了卫星轨道的高级任务规划。

GNC和飞行分析

使用模板和函数对航天飞行器的动态响应进行高级分析,并使用GNC块来控制和协调它们的飞行。

制导、导航和控制

使用引导块计算两车之间的距离;导航块用于模拟加速度计、陀螺仪和惯性测量单元(imu);以及控制块来控制航天飞行器的运动。

示例GNC模型的手掌大小的无人机。

飞行控制分析

使用Aerospace Blockset和仿真软件控制设计™对航天飞行器的动力响应进行高级分析。根据MIL-F-8785C和MIL-STD-1797A标准,使用模板和函数来计算和分析在Simulink中建模的机身的飞行质量。

Simulink模型用于六自由度德哈维兰海狸飞行质量分析。

使用内置模板开始分析。

环境模型

使用验证过的环境模型来表示标准的大气、重力和磁场剖面,并实现标准的风条件。

大气

使用块实现大气标准的数学表示,例如国际标准大气(ISA)和1976年标准大气扩展委员会(COESA)大气模型。

飞行中的德哈维兰海狸和COESA大气模型块。

De Havilland Beaver的例子,使用COESA大气模式。

重力与磁场

用标准模型计算重力和磁场。环境库中的块允许您实现地球位势模型、世界磁模型和国际地磁参考场,包括EGM2008、WMM2020和IGRF13。您还可以根据可下载的大地水准面数据计算高度和波动扩展浏览器

利用第13代国际地磁参考场计算地球磁场强度。

用IGRF-13磁场模型计算地球磁场和长期变化。

通过包括MIL-F-8785C和MIL-HDBK-1797标准和美国海军研究实验室水平风模型(HWM)的数学表示,在飞行模拟中添加风的影响。

HL-20在模拟风切变、阵风和湍流中着陆。

飞行可视化

使用标准座舱飞行仪器或通过连接您的模拟到FlightGear飞行模拟器可视化车辆飞行动力学。

飞行仪表

使用飞行仪表块显示导航变量。飞行仪器库中可用的块包括空速,爬升率,排气温度指标,以及一个高度计,人工地平线,和转弯协调器。

使用飞行仪器块查看飞行数据。

飞行模拟器接口

使用FlightGear的飞行模拟器界面在3D环境中可视化航天飞行器动力学。首先运行一个例子,使用NASA的HL-20举升体再入飞行器。

使用FlightGear界面在Simulink中建模的飞机的可视化。

FlightGear中HL-20模拟的可视化示例。

汽车零部件

模型车辆组件,如线性和非线性执行器,人类飞行员行为和发动机系统。

致动器

根据线性和非线性执行器的固有频率、阻尼比、速率极限和挠度极限表示它们。

显示单一输入和输出的非线性二阶执行器块。

不推导非线性作动器的动力学模型。

试验模型

利用传递函数表示导频反应时间,将导频响应纳入动态模型。Pilot Models库包括实现Tustin模型、精度模型和交叉模型的三个模块。

显示两个输入和一个输出的Tustin先导模型块。

块表示Tustin先导模型的传递函数。

发动机系统

涡扇发动机系统模块计算受控涡扇发动机系统在特定油门位置、马赫数和高度下的推力和燃料质量流量。

涡扇发动机系统块,它计算发动机的推力和燃油流量。

涡扇发动机系统块,包括发动机和控制器。

大韩航空公司

基于模型设计的大韩航速无人机飞控软件开发与验证

大韩航空设计和模拟飞行控制规律和操作逻辑,生成和验证生产代码,并进行HIL测试。

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