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NASA 的优选模型

使用缩比无人机在极端条件下进行飞行试验

June 22, 2010: 在 NASA 的航空缩比运输机研究机构(Airborne Subscale Transport Aircraft Research,简称 AirSTAR)中,有些飞行情境如果采用真实飞行器进行研究,不仅费用高昂,而且很危险,因此 NASA 采用无人机 (UAV) 来研究这些飞行情境。控制飞行所用的计算机是可进行无线电通信的 dSPACE 系统。

采用 dSPACE 系统控制飞行
虽然飞行器体型很小,但 NASA 准备测试的算法却非常多。控制理论和实时系统辨识技术的改进通常在研究人员的桌面上进行,而算法原型的实现则通过 MATLAB®/Simulink® 等基于模型的仿真工具进行。AirSTAR 项目的其中一个目标是缩短将这些算法重新载入实时系统以进行飞行试验所需的时间,并提供充足的计算能力以执行研究人员的代码。通过快速完成重新载入过程,有可能实现在技术开发的早期阶段提供真实世界的测试结果,使研究人员可以在早期阶段得到相关信息并影响正在进行的研究方向。在地面上使用可通过高宽带遥测线路进行通信的 dSPACE 系统就能实现这一目标。

用于飞行控制的移动式地面站
地面站的计算机系统由一个多 CPU dSPACE 单元和几个相连的工作站组成,用于生成显示数据和记录数据。dSPACE 系统的其中一个 CPU 配有“舰船系统”,负责处理飞行员的操作输入信号(离散、模拟和 PWM I/O)、管理进入和流出飞行器的遥测数据流(RS422 串行)以及标定和处理数据以驱动实时显示 (UDP)。dSPACE 系统的第二个 CPU 专用于研究在飞行器的额定配置和故障配置条件下飞行期间调用的控制算法。针对不同飞行试验例行换出这些控制算法,并使用飞行器的仿真模型在 Simulink 中开发实现代码和生成代码原型。用于此代码的第二个 CPU 不仅提供先进的计算能力,还可以让主 CPU 监测和隔离任何软件故障(包括代码锁定、分段故障或无限制的行为等),以及自动恢复为舰船系统控制器。