راهکار شبیه‌سازی تعاملی HIL کنترل پرواز

The راهکار شبیه‌سازی تعاملی HIL کنترل پرواز یک پلتفرم اعتبارسنجی یکپارچه است که از یک سیستم شبیه‌سازی سخت‌افزار در حلقه (HIL) کنترل پرواز، کابین خلبان شبیه‌ساز، میز چرخان سه‌محوره، میز چرخان پنج‌محوره، شبیه‌سازهای بار، شبیه‌ساز فشار کل و شبیه‌ساز ناوبری تشکیل شده است. این پلتفرم برای پشتیبانی از تحقیق در زمینه الگوریتم‌های کنترل پرواز، ارزیابی عملکرد سیستم و اعتبارسنجی انسان در حلقه طراحی شده است. این سیستم امکان تأیید جامع الگوریتم‌های کنترل پرواز، نرم‌افزار، رایانه‌ها، سازوکارهای کنترل، شبیه‌سازهای بار سطحی و حسگرهای جوی را فراهم می‌کند و در عین حال که قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم را تضمین می‌نماید، کارایی یکپارچه‌سازی را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد.

این راهکار از شبیه‌سازی دیجیتال کامل و هم‌زمان پشتیبانی می‌کند و امکان انجام آزمون‌های شبیه‌سازی نیمه‌فیزیکی با دستگاه‌های واقعی مانند رایانه‌های کنترل پرواز، سرووها، سامانه‌های ناوبری یکپارچه، حسگرهای جوی، شبیه‌سازهای بار سروو، میزهای چرخان، شبیه‌سازهای ناوبری و شبیه‌سازهای فشار کل را فراهم می‌آورد. این راهکار امکان تأیید سیستم کامل به‌صورت حلقه بسته در محدوده شبیه‌سازی فیزیکی را فراهم می‌کند و هماهنگی سطح بالایی بین نرم‌افزار و سخت‌افزار کنترل پرواز را تضمین می‌نماید.

از نظر فنی، این سیستم بر پایه پلتفرم HRT HIL است و از یک شبکه حافظه انعکاسی فیبر نوری بلادرنگ برای ایجاد یک سیستم شبیه‌سازی توزیع‌شده با ۲۵۶ مگابایت حافظه داخلی، پشتیبانی از حداقل ۱۲ گره شبیه‌سازی و حداقل ۳ گره شبیه‌سازی حلقه بسته برای برآورده کردن الزامات تبادل داده بلادرنگ استفاده می‌کند. این پلتفرم امکان شبیه‌سازی حلقه در زمان واقعی را با کامپیوتر کنترل پرواز با حداقل گام زمانی ۱ میلی‌ثانیه برای شبیه‌سازی کل سیستم با دینامیک بالا فراهم می‌کند. این پلتفرم از مدل‌سازی گرافیکی Matlab/Simulink پشتیبانی کرده و مدل‌های Simulink را به کد زمان واقعی تعبیه‌شده که روی یک سیستم‌عامل زمان واقعی اجرا می‌شود، تبدیل می‌کند و کل فرآیند را از مدل‌سازی ریاضی تا تولید کد، بارگذاری خودکار، کنترل اجرا، نظارت بر متغیرهای مدل، تنظیم پارامتر به صورت آنلاین و ذخیره‌سازی داده‌ها پوشش می‌دهد.

این سیستم قابلیت‌های شبیه‌سازی دسته‌ای و تست خودکار، رابط‌های شبیه‌سازی باس استاندارد صنعتی و یک سیستم‌عامل بلادرنگ VxWorks برای توسعه رابط‌های خودمختار را فراهم می‌کند. دستگاه‌های فیزیکی مانند کابین‌های شبیه‌ساز، میزهای چرخان سه‌محوره و پنج‌محوره و شبیه‌سازهای بار شش‌کاناله، تجربه‌های واقع‌گرایانه‌ای از عملکرد خلبان، عمل سِروو و شبیه‌سازی بار را فراهم می‌کنند. شبیه‌ساز فشار کل، اثرات آیرودینامیکی را بازتولید می‌کند، در حالی که شبیه‌ساز ناوبری از شبیه‌سازی سیگنال BDS/GPS پشتیبانی می‌کند و سیستم نمایش بصری، رندر سناریوی پرواز و تجسم داده‌ها در سطح کل آزمایشگاه را ارائه می‌دهد.

سیستم کنترل اصلی می‌تواند به‌طور انعطاف‌پذیر همه دستگاه‌های شبیه‌سازی فیزیکی را پیکربندی و مدیریت کند و ایمنی را در حین کار تضمین نماید. یک میان‌افزار شبکه بلادرنگ مدیریت یکپارچه دستگاه‌های تأمین‌کنندگان مختلف را فراهم می‌کند و مقیاس‌پذیری پایداری را ارائه می‌دهد. کنترل بلادرنگ تعیین‌شده و رابط کاربری انسان–ماشین شهودی امکان مدیریت یکپارچه تجهیزات آزمایشگاهی و داده‌های تجربی را فراهم می‌کنند، با سیستم‌های مدیریت داده یکپارچه شده و نیازهای آینده شبیه‌سازی و گسترش رابط را برآورده می‌سازند.

از نظر عملکردی، این پلتفرم امکان تأیید شبیه‌سازی ریاضی نرم‌افزار کنترل پرواز یا قوانین کنترل را فراهم می‌کند و کامپیوترهای کنترل پرواز، کابین‌های شبیه‌ساز، سرووها و شبیه‌سازهای بار را در شبیه‌سازی‌های حلقه بسته یکپارچه می‌سازد. این سیستم از تجسم پرواز، شبیه‌سازی ناوبری ماهواره‌ای، شبیه‌سازی فشار کل و ورودی‌های حسگرهای جوی پشتیبانی می‌کند تا آزمایش‌های حلقه بسته واقع‌گرایانه و قابل‌اعتماد را تضمین کند.

این راه‌حل برای آزمایشگاه‌های بزرگ در صنایع هوافضا و هوانوردی ایده‌آل است و بستری جامع، با دقت بالا و قابل توسعه برای توسعه الگوریتم‌های کنترل پرواز، یکپارچه‌سازی سیستم، ارزیابی عملکرد و آزمون انسان در حلقه فراهم می‌کند.