Aerospace Blockset™ には、高忠実度の航空機プラットフォームおよび宇宙船プラットフォームのモデル化、シミュレーション、および解析を行うための Simulink® の参照例とブロックが用意されています。また、機体のダイナミクスや検証済みの飛行環境モデルだけでなく、パイロットの挙動、アクチュエーターのダイナミクス、推進のブロックが含まれています。航空宇宙向けの数学演算、座標系、および空間変換が組み込まれており、航空機および宇宙船の運動と方位を表現することができます。シミュレーション結果を検討するために、2D および 3D 可視化ブロックをモデルに接続することができます。
Aerospace Blockset には、再利用可能な機体プラットフォーム モデルを構築するための標準的なモデルアーキテクチャが用意されています。これらのプラットフォーム モデルは、自律飛行、レーダー、通信のアプリケーション向けの、飛行およびミッション解析、概念研究、詳細なミッション設計、誘導・ナビゲーション・制御 (GNC) アルゴリズムの開発、ソフトウェア統合テスト、ハードウェアインザループ (HIL) テストをサポートしています。
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質点、3 自由度、および 6 自由度の運動方程式
運動方程式ブロックを使用して、不変質量または可変質量による大気圏内飛行体の質点と 3 自由度および 6 自由度のダイナミクスをモデル化し、シミュレーションします。また、機体、風、地球中心地球固定 (ECEF) 座標系の運動方程式の表現を定義できます。モデルの整合性を確認するため、座標系間の変換および単位変換を行います。
リファレンス アプリケーション
すぐにシミュレーション可能な例を使用して、Aerospace Blockset で航空機のダイナミクスをモデル化する方法をご紹介します。
CubeSat および宇宙船ダイナミクス
衛星やコンスタレーションの運動とダイナミクスをモデル化します。さまざまなレベルの忠実度で軌道を伝播し、機体の姿勢操作に必要な回転を計算します。Aerospace Toolbox の satelliteScenario
オブジェクトを使用して、軌道を可視化し、高レベルのミッション プランニングを行います。
惑星暦
Simulink で、NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) から取得したチェビシェフ係数を使用して、ユリウス暦の特定の日における太陽系小天体の、特定の物体中心に対する相対的な位置と速度について表現します。地球の章動と月の秤動を組み込むことにより、モデルの精度を向上させることができます。
リファレンス アプリケーション
すぐにシミュレーションできる宇宙船の例を使って始めます。
誘導、ナビゲーション、および制御
誘導ブロックでは、2 機の機体間の距離を演算できます。ナビゲーション ブロックでは、加速度計、ジャイロスコープ、慣性計測装置 (IMU) をモデリングできます。制御ブロックでは、航空宇宙機の運動を制御できます。
飛行制御解析
Aerospace Blockset および Simulink Control Design™ を使用して、航空宇宙機の動的応答の高度な解析を実行できます。初回使用時にはテンプレートを使用し、関数を使用して MIL-F-8785C 規格および MIL-STD-1797A 規格に基づいて Simulink でモデル化された機体の飛行特性の計算と解析を実行します。
大気
ブロックを使用して、International Standard Atmosphere (ISA) や 1976 Committee on Extension to the Standard Atmosphere (COESA) の大気モデルなど、標準大気の数学表現を実装できます。
重力と磁場
標準的なモデルを使用して、重力や磁場を計算します。Environment ライブラリのブロックでは、EGM2008、WMM2020、IGRF13 などの Earth Geopotential Model、World Magnetic Model、International Geomagnetic Reference Field を実装することができます。また、アドオン エクスプローラー を介してダウンロード可能なジオイドデータを基に、高さや起伏を計算することもできます。
風
MIL-F-8785C、MIL-HDBK-1797、および U.S. Naval Research Laboratory Horizontal Wind Models (HWM) の標準による数学表現などを適用し、飛行シミュレーションで風の影響を考慮します。
飛行計器
飛行計器ブロックを使用してナビゲーション変数を表示できます。対気速度計、上昇率計、排気温度計、高度計、人工水平儀、旋回傾斜計などの Flight Instruments ライブラリのブロックを使用することができます。
フライト シミュレーター インターフェイス
FlightGear フライト シミュレーターとのインターフェイスを使用して、航空宇宙機のダイナミクスを 3D 環境で可視化します。まずは NASA の HL-20 リフティングボディ宇宙往還機を使用した実行例をご覧ください。
アクチュエーター
固有振動数、減衰比、レートの制限、偏差の制限に基づいて線形および非線形のアクチュエーターを表現します。
パイロットモデル
伝達関数を使用して動的モデル内でパイロットの応答を考慮し、パイロットの反応時間を表現します。パイロットモデル ライブラリには 3 種類のブロックが含まれていて、双一次 (Tustin) 変換、精度、交差の各モデルを実装できます。
エンジンシステム
Turbofan Engine System ブロックは、特定のスロットル位置、マッハ数、高度における制御されたターボファン エンジン システムの推力および燃料の質量流量を計算します。
製品リソース:
Korean Air、モデルベース デザインで UAV 飛行制御ソフトウェア開発と検証を加速
Korean Air では、飛行制御則や操作ロジックの設計およびシミュレーションを行い、量産コードの生成と検証、HIL テストを行いました。