[發(fā)明專利]RLV虛擬仿真平臺設計及實現方法

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• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109858111A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設計）人: 宗群;彭麒麟;田栢苓;張秀云;李康
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F8/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

本發(fā)明涉及實時數值仿真、網絡通信、計算機編程和視景顯示，為提出集實時仿真、數據監(jiān)控、數據存儲、視景顯示以及性能評估于一體的虛擬仿真平臺，用于驗證RLV再入三維實時軌跡優(yōu)化與跟蹤方法、同魯棒自適應策略的可行性、適用性、有效性。本發(fā)明，RLV虛擬仿真平臺設計及實現方法，在計算機上對可重復使用運載器RLV的Simulink模型及控制算法進行設計，形成Simulink模型庫以及控制方法庫，控制方法庫包括超螺旋滑模、終端滑模以及自適應動態(tài)規(guī)劃控制算法，將Simulink模型編譯為可在dSPACE仿真機中運行的C代碼，并通過計算機下載到dSPACE仿真機中。本發(fā)明主要應用于RLV仿真場合。

技術領域

本發(fā)明涉及實時數值仿真、網絡通信、計算機編程和視景顯示等領域，尤其涉及到一種基于dSPACE的RLV虛擬仿真平臺。

背景技術

可重復使用運載器(RLV，Reusable Launch Vehicle)能夠自由往返于地球與空間軌道之間執(zhí)行載荷運送任務，可以多次重復使用，是未來空間攻防對抗、全面奪取制天權必不可缺的武器儲備，是降低空間往返運輸成本、提高運載能力和發(fā)射頻度的必由之路，是當今航空航天技術的戰(zhàn)略制高點和世界軍事強國關注的焦點，也是科學研究的難點和熱點問題。

在RLV的研究領域，仿真技術具有重要地位，相比于實物研究，仿真研究具有成本低、周期短、安全性強等優(yōu)點。除此之外，在仿真環(huán)境中可以輕易模擬出實物環(huán)境下難以模擬的RLV飛行環(huán)境，利用仿真可以對前期研究的成果進行驗證和評估，根據仿真結果逐步優(yōu)化和完善控制系統方案設計。

傳統的仿真技術通常為全數字仿真，主要可通過C語言和Matlab/Simulink(Matlab是由美國MathWorks公司出品的商業(yè)數學軟件，Simulink是Matlab中的一種可視化仿真工具)進行開發(fā)，使用C語言開發(fā)，可快速用于實時仿真設備中進行實時仿真驗證，但是C語言的開發(fā)難度大，程序可讀性差；Matlab/Simulink開發(fā)效率高，程序可讀性強，操作簡單，但是只能進行離線仿真驗證，本身不具備實時仿真能力，Matlab/Simulink提供的RTW(Real-Time Workshop，用于從Simulink模型生成C代碼)工具箱可以將Simulink環(huán)境下搭建的模型及控制算法編譯為C語言，用于在實時仿真設備中進行仿真精度更高、實時性強的實時仿真驗證。在此基礎上，還可通過實時仿真設備的I/O(Input/Output，輸入/輸出)接口進行更接近真實情況的硬件在環(huán)半實物仿真，進行實際控制器開發(fā)。常用的實時仿真設備有dSPACE(德國dSPACE公司開發(fā)的一套基于Matlab/Simulink的控制系統開發(fā)及半實物仿真的軟硬件工作平臺)以及xPC Target(xPC Target是由Mathworks公司開發(fā)的用于原型設計、測試以及配置實時系統的解決方案)，dSPACE相比于xPC Target具有實時性更強、仿真精度更高的優(yōu)勢。