MBDA 的工程師們發(fā)明了一種跟蹤天線控制器，使火箭能夠通過衛(wèi)星與地面站進(jìn)行通信。MBDA 在靜態(tài)測試中成功地向客戶演示了這項(xiàng)技術(shù)后，客戶要求 MBDA 在動態(tài)環(huán)境中進(jìn)行使用演示。

為了盡快滿足這一要求，MBDA 使用基于模型設(shè)計(jì)開發(fā)了一個實(shí)時6自由度運(yùn)動平臺。在演示過程中，跟蹤天線控制器抵消了平臺的運(yùn)動，使天線始終指向衛(wèi)星，確保可靠通信。

“我們的目標(biāo)是在很短的時間內(nèi)提供衛(wèi)星通信的動態(tài)演示，由此獲得客戶的信任，”MBDA 的部門主管 Tonino Genito 說。“使用 MATLAB 和 Simulink 進(jìn)行基于模型設(shè)計(jì)，讓我們能快速開發(fā)出第一個原型，并在降低成本的同時加速整個過程。”

測試安裝三自由度的機(jī)器人和帶有天線的導(dǎo)彈模型。

挑戰(zhàn)

在靜態(tài)演示中，位于La Spezia的一個火箭平臺通過衛(wèi)星與距羅馬400公里的一個地面站通信。作為一個持續(xù)發(fā)展的里程碑，MBDA需要進(jìn)行一場實(shí)時演示，在這種情況下，火箭的姿態(tài)會像飛行時那樣發(fā)生變化。

在過去類似的項(xiàng)目中，MBDA都用C++或Fortran手工編碼開發(fā)數(shù)值模擬系統(tǒng)。工程師們意識到這種方法太慢，不能在規(guī)定期限內(nèi)完成項(xiàng)目。

由于需要在不到3個月的時間里用上6自由度運(yùn)動平臺，只有兩位工程師的團(tuán)隊(duì)需要加速運(yùn)動平臺以及它的實(shí)時、硬件在環(huán)(HIL)仿真系統(tǒng)的開發(fā)。

解決方案

MBDA工程師使用MATLAB和Simulink基于模型設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)時運(yùn)動平臺。

他們采用了一種MBDA之前在Simulink中已經(jīng)開發(fā)出來的6自由度火箭模型。 他們將此6自由度火箭模型與另一個MBDA團(tuán)隊(duì)在Simulink中開發(fā)的跟蹤天線控制器模型結(jié)合在一起。他們使用組合模型運(yùn)行蒙特卡羅模擬，并改進(jìn)系統(tǒng)的精度和帶寬要求。

兩位工程師使用Simulink Coder從天線控制器模型生成代碼；使用Simulink Real-Time在專用目標(biāo)PC上實(shí)時運(yùn)行代碼，目標(biāo)PC連接到一個由工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動的運(yùn)動平臺。天線安裝在該平臺上，機(jī)器人的運(yùn)動是基于實(shí)時仿真的結(jié)果。

使用這個裝置，團(tuán)隊(duì)對平臺和跟蹤天線進(jìn)行了實(shí)時的HIL測試，驗(yàn)證他們的需求和前期仿真的結(jié)果。

在進(jìn)一步的內(nèi)部測試后，MBDA的演示驗(yàn)證表明：在模擬的運(yùn)動平臺上，天線控制器可以在整個任務(wù)過程中跟蹤衛(wèi)星，并且在測試平臺和地面站之間保持可靠的衛(wèi)星通信。

“如果沒有實(shí)時平臺，我們可能需要通過昂貴的飛行試驗(yàn)來向用戶演示我們的技術(shù)能力。有了 基于模型設(shè)計(jì)，我們加快了六自由度模型的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時、硬件在環(huán)仿真，增加了客戶對我們技術(shù)的信心?！?/p>

——Tonino Genito, MBDA

MBDA工程師也在進(jìn)行另一個項(xiàng)目，該項(xiàng)目的目的是能夠在嵌入式硬件上測試制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制算法，這些算法由Embedded Coder從Simulink模型生成代碼，并部署到硬件。

結(jié)果

開發(fā)時間減半?！芭c以前手工編寫代碼的方法相比，基于模型設(shè)計(jì)將開發(fā)和驗(yàn)證時間減少了大約50%?！盙enito說，“代碼生成有助于節(jié)省時間，正如基于模型設(shè)計(jì)可以通過仿真檢測問題并在模型中快速糾正它們一樣節(jié)省時間?！?/p>

早期發(fā)現(xiàn)并解決錯誤?！笆褂没谀Ｐ偷脑O(shè)計(jì)，我們快速識別并解決了設(shè)計(jì)錯誤，在很短的時間內(nèi)達(dá)到零錯誤，”MBDA系統(tǒng)工程師Nazario Tancredi說?！笆褂脗鹘y(tǒng)方法時，在整個項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)錯誤的概率始終保持不變；在基于模型設(shè)計(jì)中錯誤的概率會迅速降低?！?/p>

昂貴的飛行測試減至最少?！耙?yàn)轱w行測試非常昂貴，我們努力減少需要進(jìn)行的飛行測試的數(shù)量，”Genito說?！安捎没谀Ｐ驮O(shè)計(jì)，我們加速了用于HIL測試的實(shí)時系統(tǒng)開發(fā)，這幫助了我們實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)。”