Авиакосмос и ВПК
Стандартными инструментами модельно-ориентированного проектирования и компьютерных вычислений для проектирования, внедрения и испытаний авиационных, космических, морских систем, а также систем наземного базирования являются продукты семейства MATLAB® и Simulink®. Авиакосмические и оборонные предприятия по всему миру используют данное ПО в наиболее передовых проектах, таких как многоцелевой истребитель F-35 Lightning II, марсоход Rover, а также разработка БПЛА и сложных беспроводных систем, таких как программно-определяемые радиосистемы.
Модельно-ориентированное проектирование с помощью MATLAB и Simulink – это модульный подход к разработке, который позволяет инженерам в единой среде осуществлять весь процесс разработки, начиная от создания технических требований и заканчивая испытаниями.
Компании пользуются данным подходом для того, чтобы:
- Сократить дорогие доработки за счет раннего моделирования и проверки проектов
- Способствовать повторному использованию, объединяя существующие инструменты, модели, стороннее ПО
- Использовать новые технологии, двигаясь непосредственно от разработки к производству
- Уменьшить риски проекта путем объединения технических требований, аналитической работы и испытательных данных
Закажите бесплатный комплект материалов для авиакосмоса (материалы на английском языке)
Системы наведения, навигации и управления, авионика
С помощью продуктов MATLAB и Simulink специалисты по системам управления ведут сложные разработки без дорогостоящих прототипов за счет моделирования алгоритма управления на модели объекта перед реализацией. Эти продукты помогают вести разработку для нескольких физических конфигураций, таких как архитектура с общей шиной при разработке спутников и три варианта конфигурации летательного аппарата JSF — обычная посадка, короткая посадка и посадка на авианосец. Единая среда позволяет инженерам решать следующие задачи:
- построение и совместное использование моделей систем наведения, навигации и управления;
- интегрирование и моделирование эффектов , вносимых модификацией средств управления и механических компонентов, на системном уровне;
- повторное использование автоматически сгенерированного кода и тестовых сценариев;
- интегрирование новых разработок с действующими разработками и инструментами.
Среда MATLAB позволяет инженерам быстро провести статистический анализ, обработку сигналов, составление схемы и обработку изображений, используя терабайты полетных и телеметрических данных, таких как траектория аппарата и температура двигателя. В этой среде разрабатываются различные приложения для анализа данных, которые могут совместно использоваться разными рабочими группами. За счет использования многоядерных компьютеров ускоряется анализ данных, что сильно сокращает время получения данных.
Генерация оптимизированного кода для наведения, навигации и управления с возможностью его повторного использования
Команды разработчиков в аэрокосмической и оборонной промышленности сталкиваются с ужесточенными требованиями к безопасности для программного обеспечения. Модельно-ориентированное проектирование используется для снижения числа скрытых неполадок в полетном программном обеспечении, генерации оптимизированного кода за счет привязки требований к разработкам, коду и тестовым данным, тестирования на более ранней стадии разработки и повторного использования тестовых сценариев. Как результат, полученный оптимизированный код С содержит меньше ошибок, чем код, разработанный традиционными методами ручного кодирования.
Упрощение сертификации по стандарту DO-178B для высокоинтегрированных систем
Модельно-ориентированное проектирование в среде MATLAB и Simulink помогает инженерам создавать программные решения, соответствующие таким важным стандартам, как DO-178B, за счет облегченного отслеживания выполнения требований, тестирования надежности и покрытия и генерирования отчетов.
Сетевые системы управления, связи, сбора разведданных, наблюдения, разведки местности, передачи данных (C4ISR )
Инженеры используют MATLAB и Simulink для совместной работы над компонентами C4ISR в единой инструментальной среде, позволяющей исследовать различные уровни передачи сигнала, такие как цифровая узкополосная передача, аналоговые и смешанные сигналы и радиосигналы. Разработки объединяются на уровне подсистем для оптимизации высокоуровневых характеристик производительности, таких как коэффициент ошибок по битам системы передачи данных без переприема (BER). Модельно-ориентированное проектирование с помощью инструментов MathWorks обеспечивает хорошо документированный и строгий процесс проектирования и валидации аппаратного обеспечения, который облегчает работу со стандартами для систем с высоким уровнем интеграции, такими как DO-254.
Построение моделей систем и валидация разработок перед реализацией
Инженеры создают объединяющие различные инженерные дисциплины модели системного уровня в среде MATLAB и Simulink для проверки функционирования систем связи, контроля и поиска перед созданием прототипов. За счет моделирования проверяется выполнение функциональных требований, например, требований к скоростям передачи данных или коэффициентам ошибок по битам (BER), для некоторого диапазона соотношений сигнал/шум.
Быстрый переход между итерациями проектирования к реализации
Работая в среде MATLAB и Simulink, инженеры переходят от алгоритма к реализации внутри единой среды. Этот подход позволяет быстро вносить проектные изменения на разных стадиях реализации, например, осуществлять переход от вычислений с плавающей точкой к вычислениям с фиксированной точкой, проводить временной анализ, а также кодирование на C или HDL.
Силовые системы
Инженеры используют продукты MathWorks для разработки систем управления топливом, соответствующих жестким требованиям к расходу топлива и производительности, для ракет, реактивных двигателей и других силовых систем. С помощью продуктов MATLAB, Simulink и Stateflow® возможно проводить моделирование эффектов, возникающих из-за проектных изменений во всей системе, и быстро визуализировать и анализировать результаты тестов двигателей в единой среде.
Интеграция проектирования топливных систем и автономных цифровых систем управления двигателем (FADEC)
С помощью инструментов MathWorks инженеры объединяют все ключевые компоненты силовых систем — топливные сети, электрические системы и гидравлические системы — со сложными разработками по управлению двигателями. Создаются модели входных сигналов от пилота и датчиков для автономных систем управления двигателем (FADEC) и модели логических алгоритмов и алгоритмов управления, которые FADEC использует для управления расходом топлива. Затем, перед реализацией разработки с применением написанного вручную или сгенерированного кода, выбираются оптимальные проектные соотношения, например, между активностью дросселя и точностью управления и динамическим откликом.
Использование экспериментальных данных в анализе явления плескания топлива
Инженеры используют среду MATLAB и Simulink, чтобы понять влияние плескания топлива на устойчивость космического аппарата при маневрах. Модели базовых принципов объединяются с эмпирическими моделями для анализа эффекта нутации от плескания топлива на вращающихся космических аппаратах.
