Die Entwicklung moderner gelenkter und manövrierfähiger Fahrzeuge stellt beispiellose Anforderungen an die Servoleistung. Als wichtiges Stellglied im Steuerungssystem wandelt das Servo Steuersignale in mechanische Bewegung um und erzeugt das erforderliche Drehmoment, um Subsysteme zu steuern und das Manövrieren und die Lage des Fahrzeugs zu kontrollieren. Das dynamische Ansprechverhalten, die Regelgenauigkeit und die Zuverlässigkeit des Servos wirken sich direkt auf die Gesamtleistung des Fahrzeugs aus und bestimmen seine Manövrierfähigkeit und Führungsgenauigkeit. Daher muss das Design von Servosystemen nicht nur komplexe mechanische und elektrische Anforderungen erfüllen, sondern auch eine schnelle Validierung und iterative Entwicklung ermöglichen, um die hohen Effizienzanforderungen der modernen Luft- und Raumfahrtforschung zu erfüllen.

Die Servo Rapid Prototyping und Validierungslösung basiert auf der SIVB-Simulationstestsystem-Integrationsplattform und bietet vollständige digitale Simulation, Rapid Control Prototyping und Hardware-in-the-Loop (HIL)-Testfunktionen. Es ermöglicht die Simulation von Regelalgorithmen, die Implementierung von Regelkreisen, die Prüfung von Hardwareplatinen sowie die Bewertung und Optimierung der Leistung des Übertragungssystems. Das System nutzt eine modulare Modellierung, um Servoschaltungen, Servomotoren, Motortreiber, Untersetzungsgetriebe und nichtlineare Faktoren wie Reibung und Spiel einzubeziehen, so dass Konstrukteure die Servoleistung in einer virtuellen Umgebung schnell validieren, entwerfen, integrieren und überprüfen können.

Dieses System bietet eine hohe Echtzeitleistung mit einem CPU-Simulationsschritt von nur 50 μs und einem Einkanal-Servosteuerungszyklus von ≤0,2 ms und unterstützt vier Servoschleifen gleichzeitig. Der Benutzer kann Frequenzsweep-, Schritt-, belastete und unbelastete Winkelgeschwindigkeitsbefehle an den Servo senden und gleichzeitig Leistungsspannung/-strom, Signalspannung/-strom, Servowinkelrückführung und Steuerwinkeldaten für eine umfassende Leistungsanalyse erfassen. Das System unterstützt auch die automatische Generierung von Zielsteuerungscode und das Laden in den Echtzeit-Simulationscomputer, wodurch die Softwareprüfung mit der Hardwareprüfung verbunden wird.

Ausgestattet mit einer reflektierenden Speicherschnittstelle ermöglicht die Lösung die verteilte Co-Simulation mit anderen Prototyping-Systemen, wie z. B. dem Flugsteuerungs-Rapid-Prototyping-System, und unterstützt so die gemeinsame Entwicklung und Prüfung mehrerer Systeme. Sie unterstützt auch eine breite Palette von Signalsimulationskarten (PWM, DA, AD, DIO, RS422/485) und Benutzerhardware (Motoren, Übertragungsgeräte, Lastsimulatoren), die eine Überprüfung der Servoleistung unter verschiedenen Betriebsbedingungen ermöglicht.

Das System bietet eine grafische Mensch-Maschine-Schnittstelle für die schnelle Entwicklung und Konfiguration von Tests, unterstützt die automatische Generierung, das Laden und die Ausführung von Testfällen und führt Leistungstests von Servos und Komponenten durch. Es umfasst Datenerfassung, -verarbeitung, -analyse und -darstellung in Echtzeit. Das System kann einen geschlossenen Regelkreis mit echten Servos bilden, Servobefehle von Datenerfassungsknoten ausführen und eine Schnittstelle zu Flugsteuerungssimulationssystemen bilden, um Servoreaktionen auf Flugsteuerungsbefehle zu validieren.

Diese Lösung ist für Servo-Design-, Entwicklungs- und Validierungsorganisationen weithin anwendbar und ermöglicht die Funktionsprüfung, Schnittstellentests und Leistungsanalyse während der F&E-Phase von Servos. Sie steigert die Entwicklungseffizienz und Systemzuverlässigkeit erheblich und bietet starke technische Unterstützung für die schnelle Entwicklung moderner Servos für die Luft- und Raumfahrt und Lenkwaffen.