Aerospace Blockset

Modellazione, simulazione e analisi delle dinamiche di veicoli aerospaziali

Aerospace Blockset™ fornisce esempi di riferimento e blocchi di Simulink^® per la modellazione, la simulazione e l'analisi di piattaforme aeree e veicoli aerospaziali ad alta fedeltà. È possibile incorporare dinamiche del veicolo, modelli convalidati dell'ambiente di volo e blocchi del comportamento del pilota, la dinamica degli attuatori e la propulsione. Grazie alle operazioni integrate di matematica applicate all'ambito aerospaziale, al sistema di coordinate e alle trasformazioni spaziali, è possibile rappresentare il moto e l'orientamento di aerei e veicoli spaziali. Per esaminare i risultati della simulazione, è possibile collegare i blocchi di visualizzazione 2D e 3D al proprio modello.

Aerospace Blockset offre architetture di modelli standard per costruire modelli di piattaforme di veicoli riutilizzabili. Questi modelli di piattaforma possono supportare l'analisi del volo e della missione; studi concettuali; progettazione dettagliata della missione; sviluppo di algoritmi di guida, navigazione e controllo (GNC); test di integrazione del software e test Hardware-In-The-Loop (HIL) per applicazioni nel volo autonomo, radar e comunicazioni.

Inizia ora:

Modellazione di un veicolo per volo atmosferico
Simulazione di un veicolo spaziale
GNC e analisi di volo
Modelli ambientali
Visualizzazione del volo
Componenti del veicolo

Che cos’è Aerospace Blockset?

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Machine learning per le missioni spaziali: una svolta per il rilevamento basato sulla visione

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Modellazione di un veicolo per volo atmosferico

Utilizza i blocchi per modellare le dinamiche di piattaforme per volo atmosferico, eseguire simulazioni e comprendere il comportamento del sistema in varie condizioni di volo e ambientali.

Equazioni del moto 3DoF, 6DoF e del punto materiale

Modella e simula il punto materiale e la dinamica a tre e sei gradi di libertà (3DoF e 6DoF) dei veicoli per volo atmosferico con massa fissa o variabile utilizzando i blocchi delle equazioni del moto. Definisci le rappresentazioni delle equazioni del moto nei sistemi di coordinate corpo, vento e Earth-centered Earth-fixed (ECEF). Trasforma i sistemi di coordinate ed esegui conversioni di unità per garantire la coerenza del modello.

Equazioni del moto

Sistemi di coordinate aerospaziali

Trasformazioni degli assi

Conversioni delle unità

Rappresentazione 3D di un veicolo di volo con frecce che indicano sei gradi di libertà.

Sistema di coordinate body-fixed per veicoli aerospaziali.

Derivate Data Compendium

Importa coefficienti aerodinamici Data Compendium (DATCOM) digitali in MATLAB^® per modellare geometrie di veicoli ad ala fissa. Successivamente, simula le forze e i momenti aerodinamici di un veicolo in Simulink^®.

Progettazione di velivoli leggeri

Forze e momenti in Digital DATCOM

Un aeromobile ad ala fissa in volo creato importando i coefficienti aerodinamici DATCOM.

Esempio che utilizza i coefficienti aerodinamici DATCOM.

Applicazione di riferimento

Analizza un esempio pronto per la simulazione per vedere come usare Aerospace Blockset per modellare la dinamica degli aeromobili.

Analisi dei componenti elettrici per velivoli ibridi ed elettrici

Modello di un velivolo ibrido elettrico con un grafico che mostra uno sweep della capacità della batteria e il carico utile.

Esempio di modellazione dinamica per un aereo ibrido.

Simulazione di un veicolo spaziale

Modella, simula, analizza e visualizza il moto e la dinamica di piccoli satelliti con i blocchi delle librerie CubeSat Vehicle e Spacecraft Dynamics. Utilizza i dati delle effemeridi del sistema solare per calcolare la posizione e la velocità di corpi celesti per una determinata data giuliana e per descrivere i moti di nutazione terrestre e di librazione della Luna.

CubeSat e Spacecraft Dynamics

Modella moto e dinamica di satelliti e costellazioni. Propaga le orbite a vari livelli di fedeltà e calcola le rotazioni richieste per le manovre di assetto dei veicoli. Visualizza le traiettorie ed esegui la pianificazione della missione ad alto livello con l'oggetto satelliteScenario di Aerospace Toolbox.

Modellazione e simulazione di CubeSat

Orbit Propagator

Attitude Profile

I ricercatori testano gli algoritmi di controllo per i satelliti SPHERES della NASA con un simulatore basato su MATLAB

Modellazione di una costellazione di satelliti GNSS (5:19)

Visualizzazione della costellazione di satelliti modellata con il blocco Orbit Propagator.

Effemeridi planetarie

Con i coefficienti di Chebyshev ottenuti dal Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA, utilizza Simulink per descrivere la posizione e la velocità dei corpi del sistema solare rispetto a un oggetto centrale specificato per una determinata data giuliana. È anche possibile migliorare la precisione del tuo modello incorporando i moti di nutazione terrestre e di librazione della Luna.

Fenomeni celesti

Blocchi per calcolare il moto dei corpi celesti e implementare la nutazione terrestre e la librazione della Luna.

Blocchi per descrivere gli attributi dei corpi del sistema solare.

Applicazioni di riferimento

Inizia con esempi di veicoli spaziali pronti per la simulazione.

Modello di costellazione con il blocco Orbit Propagator

Analisi della missione con il blocco Orbit Propagator

Modello di Simulink con il blocco Orbit Propagator.

Un esempio pronto per la simulazione che fornisce una pianificazione della missione ad alto livello per le orbite dei satelliti.

GNC e analisi di volo

Utilizza template e funzioni per eseguire analisi avanzate sulla risposta dinamica di veicoli aerospaziali e blocchi di guida, navigazione e controllo (GNC) per controllare e coordinare il loro volo.

Guida, Navigazione e Controllo

Utilizza i blocchi di guida per calcolare la distanza tra due veicoli; i blocchi di navigazione per modellare accelerometri, giroscopi e unità di misura inerziale (IMU) ed i blocchi di controllo per controllare il movimento di veicoli aerospaziali.

Progetto quadricottero

Guida, Navigazione e Controllo (GNC)

Gulfstream Aerospace sviluppa il simulatore di velivolo Pilot-in-the-Loop

La Naval Postgraduate School accelera lo sviluppo e il collaudo degli algoritmi di guida dei veicoli spaziali con un banco di prova di prototipazione di controllo rapido

Esempio di modello GNC per un drone palmare.

Analisi del controllo di volo

Utilizza Aerospace Blockset e Simulink Control Design™ per eseguire analisi avanzate della risposta dinamica dei veicoli aerospaziali. Utilizza i template per iniziare e le funzioni per calcolare e analizzare le qualità di volo dei velivoli modellati in Simulink sulla base degli standard MIL-F-8785C e MIL-STD-1797A.

Analisi della risposta dinamica e della qualità di volo di veicoli aerospaziali

Esempio di modello Simulink per l'analisi della qualità di volo 6DoF De Havilland Beaver.

Utilizzo dei modelli integrati per iniziare l’analisi.

Modelli ambientali

Utilizza modelli ambientali convalidati per rappresentare profili standard atmosferici, di gravità e campo magnetico e implementare condizioni di vento standard.

Atmosfera

Utilizza i blocchi che implementano le rappresentazioni matematiche degli standard atmosferici, come l'International Standard Atmosphere (ISA) e il modello atmosferico del Committee on Extension to the Standard Atmosphere (COESA) del 1976.

De Havilland Beaver utilizza il modello atmosferico COESA

Blocchi di modello atmosferico

Il De Havilland Beaver in volo e il blocco del modello atmosferico COESA.

Esempio di De Havilland Beaver che utilizza il modello atmosferico COESA.

Gravità e campi magnetici

Calcola gravità e campi magnetici utilizzando modelli standard. I blocchi nella libreria Ambiente consentono di implementare i modelli geopotenziali della superficie terrestre, i modelli magnetici terrestri e il campo di riferimento geomagnetico internazionale, compresi EGM2008, WMM2020 e IGRF13. È anche possibile calcolare l'altezza e le ondulazioni in base ai dati del geoide scaricabili tramite Add-On Explorer.

Modelli di gravità con frame di riferimento di precessione

Modello magnetico terrestre: calcolo del campo magnetico terrestre in un luogo e a un orario specifici

Blocchi di modello di gravità e campo magnetico

Intensità del campo magnetico terrestre utilizzando la 13esima generazione del modello internazionale di riferimento del campo geomagnetico (International Geomagnetic Reference Field o IGRF).

Calcolo del campo magnetico terrestre e la variazione secolare con il modello del campo magnetico IGRF-13.

Vento

Aggiungi gli effetti del vento nelle simulazioni di volo includendo le rappresentazioni matematiche degli standard MIL-F-8785C e MIL-HDBK-1797 e gli Horizontal Wind Models (HWM) dello United States Naval Research Laboratory.

Simulazione dell’HL-20 influenzata dai modelli del vento

Blocchi dei modelli del vento

Atterraggi dell’HL-20 con simulazione del wind shear, raffiche e turbolenza.

Visualizzazione del volo

Visualizza le dinamiche di volo del veicolo utilizzando gli strumenti di volo presenti in una cabina di pilotaggio standard o collegando la simulazione al simulatore di volo FlightGear.

Strumenti di volo

Utilizza i blocchi degli strumenti di volo per visualizzare le variabili di navigazione. I blocchi disponibili nelle librerie degli strumenti di volo includono indicatori di velocità, tasso di salita e temperatura dei gas di scarico, così come un altimetro, un orizzonte artificiale e un coordinatore di virata.

HL-20 con blocchi della strumentazione di bordo

Strumenti di volo

Visualizzazione dei dati di volo utilizzando blocchi degli strumenti di volo.

Interfaccia del simulatore di volo

Visualizza la dinamica dei veicoli aerospaziali in un ambiente 3D utilizzando l'interfaccia del simulatore di volo per FlightGear. Inizia con un esempio che utilizza il veicolo di rientro del corpo portante dell’HL-20 della NASA.

Interfaccia del simulatore di volo - HL-20

Animazione preconfigurata 6DoF di FlightGear

Simulazione di aerei in un ambiente 3D basato su Unreal Engine (4:47)

Visualizzazione di un aeromobile modellato in Simulink utilizzando l'interfaccia FlightGear.

Esempio di visualizzazione di una simulazione dell’HL-20 in FlightGear.

Componenti del veicolo

Modella i componenti del veicolo, come attuatori lineari e non lineari, il comportamento del pilota umano e i sistemi del motore.

Attuatori

Rappresenta gli attuatori lineari e non lineari in base alla frequenza naturale, al coefficiente di smorzamento e ai limiti di velocità e deflessione.

Progettazione di un sistema di guida in MATLAB e Simulink

Costruzione di un sistema di attuatori semplici

Il blocco Nonlinear Second-Order Actuator mostra un ingresso e un’uscita singoli.

Modello di un attuatore non lineare senza la derivazione della dinamica.

Modelli di pilota

Includi la risposta del pilota nei modelli dinamici utilizzando le funzioni di trasferimento per rappresentare il tempo di reazione del pilota. La libreria dei modelli di pilota comprende tre blocchi che implementano i modelli di Tustin, di precisione e di crossover.

Tustin Pilot Model

Modelli di pilota

Blocco che rappresenta la funzione di trasferimento per il modello di pilota Tustin.

Sistemi propulsivi

Il blocco Turbofan Engine System calcola la velocità della spinta e del flusso di massa del carburante di un sistema propulsivo turbofan controllato a una posizione della manetta, numero di Mach e altitudine specifici.

Turbofan Engine System

Il blocco Turbofan Engine System include sia il motore che il controller.

Risorse sui prodotti:

Documentazione Esempi Funzioni Requisiti di Sistema Blocchi Articoli tecnici Casi utente Note di rilascio Video e Webinar

Korean Air velocizza il processo di sviluppo e verifica del software per il controllo del volo di un APR grazie alla progettazione Model-Based

Korean Air ha progettato e simulato le leggi di controllo del volo e la logica operativa, ha generato e verificato il codice di produzione e ha condotto i test HIL.

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