MATLAB 帮助波音实现无人机的着陆

malong · 发表于 2006-8-11 12:01

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应用案例一
MATLAB 帮助波音实现无人机的着陆

在新墨西哥Holloman 空军基地，波音和美国空军成功地进行了空间机动飞行器X-40A的第一次测试飞行。"我们一直想验证低速操纵品质，论证自动着陆性能。今天我们做到了，" 波音幻影空间机动飞行器项目经理John Fuller这样说。

X-40A 是一个实验飞行器，90%的部件是可重用的。它是新一代高性能机动飞行器的原型样机。这种飞行器将承担诸如卫星释放、监测及空间站支持等任务。
X-40A的成功关键是它的导航控制系统，这个系统是用 MathWorks 的软件进行设计的。

市场的挑战

波音公司的一个工程小组接受了控制导航系统的设计任务。该系统将在没有动力和飞行员的情况下将X-40A着陆停靠在一个标准的跑道上。该项目时间短，经费和资源有限，并且要求能够在其他低速运行的飞行器上直接使用。

X-40A 机身长22英尺，翼展12英尺，重2600磅。机翼上的控制面控制滚转和制动，尾翼上的控制面控制升降和偏航。X-40A没有推进系统，飞行时必须抬升到它的机动高度。

项目组必须开发、建模和仿真飞行控制规律并且在真实的投放实验中测试它。飞行控制规律必须有足够的适应性，以满足在研制过程中对机身设计所做的任何修改。横向和方向控制规律应能提供滚转和偏航速率的反馈，以便能够跑道中线定位过程中执行协调转弯（倾斜-滚转）指令。纵向控制规律应能提供俯仰速率的反馈，以便能够执行飞行路径跟踪指令。

这个项目还涉及使用软件建立航电，传感器，执行器和控制器的原型，并对软件的算法和流程进行验证。

解决方案

波音的项目组选择了MATLAB, Simulink, Real-Time Workshop 以及控制系统工具箱, 鲁棒控制工具箱，统计工具箱和非线性控制设计工具箱。他们知道利用这些软件可以保持开发过程的连贯性，缩短设计、代码生成与验证周期，并且在设计的成熟阶段也可做修改。

工程师用MATLAB和SIMULINK创建框图模型，仿真测试飞行控制规律。Real-Time Workshop被用来自动产生控制导航系统的C代码。他们然后修改一个用于航天飞机仿真的Fortran程序以适应X-40A的配置。最后，通过不断修改验证，保证C和Fortran代码仿真结果完全一致。

在模型分析阶段，项目组利用MATLAB和Monte Carlo 仿真技术来测试GN&C代码。他们还利用统计工具箱开发了一个分析处理Monte Carlo 数据的程序。

X-40A 分三个阶段进行测试：地面测试，检查各个子系统、检验和优化模型；拖引飞行测试，检查动态传感器、验证拖引稳定性、搜集压力数据；自由飞测试。在前两项测试中，工程师不断细化SIMULINK模型，并利用MATLAB分析测试得到的数据，准备用于自由飞测试。

成果与效益

快速研制并且成本控制在预算之内：导航控制系统按期（依据Boeing的人天计算）完成，在加快开发的同时降了成本。

飞行测试非常成功：美国陆军的UH-60黑鹰直升机将X-40A带到9000英尺的高空，对导航控制系统进行自由飞测试。解除人工操纵后，飞控系统接管并顺利准确地将飞机降落到地面跑道上。

连续开发的合同：导航控制软件的成功帮助Boeing赢得了开发一个新型航天飞机的合同。新型航天器是无人驾驶的，自动操作的，速度能够上升到25马赫，并能够像飞机一样地飞行。

fenghai222 · 发表于 2006-10-29 16:10

matlab就是强呀

lxq · 发表于 2006-10-31 23:28

hehe 这还只是小试牛刀哦

stephenhope · 发表于 2006-12-12 12:45

流氓会武术谁也挡不住

MATLAB就是这个风格

stephenhope · 发表于 2006-12-16 12:11

去 mathwors.com看看有多的它成功应用的例子的

pengweicai · 发表于 2006-12-16 13:06

大开眼见啊，我们平时只是算算东西而已。

liwensheng · 发表于 2006-12-18 16:17

应该说MATLAB还是挺强的呀

wgok · 发表于 2006-12-22 22:23

matlab
就是不一般

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