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更新時間：2024-12-20
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1 應用背景
電動垂直起降(eVTOL)飛行器因具有高安全、低成本、低噪音、智能化等特點，將迅速推動城市交通向立體化發展，并且有望在不遠的將來，改變人類的出行方式。飛控系統是eVTOL的關鍵安全系統，它控制著飛行器的起飛、飛行、降落和其他運動。多樣化的使用場景，意味著市場對其飛控系統穩定性和迭代速度的要求，將遠超當代民機飛控，因此對于電動航空公司來說，快速原型搭建能力和高置信度的軟件在環/硬件在環仿真系統以及高度自動化的測試驗證工具鏈就非常重要。
2 需求分析
為滿足某初創電動航空公司對eVTOL飛控系統的敏捷開發需求，擬搭建一套鐵鳥綜合實驗平臺，按飛機研制進度的功能需求，整體應用場景分為兩個部分，一部分是航電飛控系統的功能試驗，另一部分為配置負載模擬系統的飛控系統性能試驗。
航電飛控系統功能試驗主要應用的場景如下：
1)飛控系統在仿真場景下的功能試驗；
2)飛控系統+航電系統交聯試驗；
負載模擬系統下的飛控系統性能試驗主要應用場景如下：
1)模擬負載下的飛控系統仿真試驗；
2)系統故障影響和余度試驗；
3)配合機上地面試驗和飛行試驗，分析和排故。
三、鐵鳥 綜合試驗平臺解決方案
鐵鳥綜合試驗平臺基于圣達駿業通用型仿真測試一體化平臺（Links-Xil）來搭建，臺架結構如下圖所示：
航電飛控系統功能試驗室測試環境的搭建主要由以下部分組成：
3.1.綜合控制臺
綜合控制臺主要由仿真/采集軟件、數據監控軟件、以及模擬負載軟件組成，可支持試驗操作人員進行仿真監控等人機交互，用于試驗管理及數據監測。
3.1.1鐵鳥 綜合試驗平臺仿真管理軟件
· 支持用戶搭建的導航信息、動力系統Matlab/Simulink模型自動編譯為實時代碼，并通過以太網下載到實時下位機運行,同時支持自動代碼下載、圖形信號監視、在線調參等功能。
· 模型管理，提供仿真模型的管理，支持模型的上傳于刪除等功能，支持第三方Simulink模型加載；
· 仿真控制，提供仿真模型的運行控制，支持對仿真模型啟停控制；
· 變量綁定，提供變量與ICD數據的綁定，支持半物理仿真的接口綁定；
· 變量監控，提供變量監控功能，支持仿真運行中對仿真參數的監控；
· 變量在線調參，提供模型運行過程中，支持對參數變量的在線調參功能；
· 變量存儲，提供變量存儲功能，支持仿真運行中對所有仿真參數的數據存儲；
· 離線分析，提供變量存儲數據的回灌功能，并提供數據的曲線繪制功能，支持對仿真數據的離線分析能力。
3.1.2數據監控軟件
數據監控軟件提供I/O設備板卡通道的協議設計功能，主要功能如下；
· 數據定義，提供ICD編輯/導入功能，支持ICD與I/O設備板卡通道的綁定功能；
· 數據監控，提供基于ICD信息解析的功能，支持數據參數前端工程化顯示的功能；
· 數據激勵，提供數據靜態激勵的功能，能支持組合的數據靜態激勵功能。
3.1.3仿真激勵與采集系統
仿真激勵與采集系統中包含相應的仿真模型與I/O設備，可對所有機載設備的信號仿真激勵與信號采集，涉及的總線包括RS232、RS422、RS485、CAN、模擬量、離散量等，該系統另包含一套真件/仿真件切換設備，及其配套線纜，用于滿足半物理仿真過程中所有的真實部件與仿真部件切換的需求。
3.2負載模擬系統
3.2.1鐵鳥主體結構
負載模擬系統增加鐵鳥臺架主體結構，支持飛控系統性能驗證，鐵鳥臺架的結構主體采用真實飛機布局的結構設計，包括簡易駕駛艙、機翼主體、活動舵面、機身結構，并支持相關設備安裝與試驗。
3.2.2模擬負載/監控系統
模擬負載/監控系統應能支持機身副翼、升降舵、方向舵的負載模擬，并能支持對全機舵面進行監控。
圣達駿業為用戶提供了全機級飛機仿真與測試環境的軟硬件支持，為用戶完成航電飛控系統的設計驗證奠定了基礎，綜合仿真數據的刷新速率≤10ms，監控數據的刷新率≥1Hz。試驗臺架支持連續48小時持續試驗，平均無障時間大于2000小時。
四、項目總結
鐵鳥綜合試驗平臺的成功搭建，為用戶提供了一種相對安全、成本較低的測試手段，通過本平臺可以模擬飛控、航電等組件和子系統的運行，以及飛行器在不同飛行條件下的性能表現，幫助其確定設計是否符合預期，識別并解決可能存在的問題，以評估飛行器的性能和可靠性，同時減少實際試飛風險。
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