主要内容

开发Apollo Lunar模块数字自动驾驶仪

“作为工程师,设计登月舱数字自动驾驶仪是我职业生涯的亮点。当尼尔·阿姆斯特朗走出登月舱登上月球表面时,每一位为阿波罗计划做出贡献的工程师都感到自豪和成就感。我们成功地实现了我们的目标。我们开发了前所未有的技术,通过努力工作和对细节的细致关注,我们创造了一个运行完美的系统。”理查德·j·格兰阿波罗11月着陆:航天器设计然后现在

此示例显示了Richard和在Apollo Lunar模块上工作的其他工程师在1961年已提供的Simulink®和Aerospace Blockset™可以使用Simulink®和Aerospace Blockset™。金宝app

模型描述

在Simulink中开发AutoPilot需要一小部分A金宝apppollo Lunar模块自动驾驶仪的原始设计所花费的时间。

反应喷射控制子系统模型由麻省理工学院仪表实验室(MIT IL)建议(和实施)的数字自动驾驶仪设计,现在称为DRAPER实验室。模型中的StateFlow®图指定实现所描述的相平面控制算法的逻辑技术文章阿波罗11月着陆:航天器设计然后现在。根据图形模块正在执行的图表的哪个区域,状态流图是一个Fire_Region.或者海岸_Region.。注意,这些不同区域之间的转换依赖于某些参数。状态流图确定是否转换到另一个状态,然后计算哪些反应喷射器到火灾。

月球模块的平移和旋转动态近似登月舱动力学子系统。访问月球模块状态的各种可视化方法和自动驾驶仪性能可视化模型的区域,包括Simulink范围,使用Simulink金宝app 3D动画和相平面图。

交互控制

要与登月舱模型进行交互,请改变自动驾驶仪设置和登月舱初始状态命令区域。例如,要观察数字自动驾驶仪设计如何处理增加初始机构的速率,请使用滑块组件配置LM的态度子系统。

使命描述

LM数字自动驾驶仪有3个自由度。这意味着通过设计,反作用喷射推进器被配置和命令来旋转飞行器而不影响飞行器的轨道轨迹。因此,该模型中的平移动力学仅通过利用Aerospace Blockset的月球带状谐波重力模型的轨道传播来近似。为了演示数字自动驾驶仪的设计行为,在启动动力下降之前,选择了“下降轨道插入”任务段Apollo 11任务报告

下降轨道插入烧伤开始101小时,36分钟和14秒后升降并持续30秒。刻录在轨迹上设置了月球模块,以降低其轨道在大约60海里到50,000英尺多小时。在50,000英尺处,模块启动其供电血液。

初始化模型aero_dap3dof.在下降轨道插入烧伤后立即使用月球模块的近似轨迹。

MissionTime_GMT MissionPhase  ____________________ _____________________________________________ 16 - 7 - 1969 13:32:00{范围0(发射)的}20 - 1969年7月19:08:14{的下降轨道插入(发动机点火)}20 - 1969年7月19:08:44{的下降轨道插入(引擎截止)}20 - 1969年7月20:05:05{的动力下降(发动机点火)}

在下降轨道插入(发动机截止)和供电的下降开始(发动机点火)的模块的轨迹Apollo 11任务报告(表7-II .-轨迹参数)。

var1 latitude_deg longitude_deg altitude_mi aplitude_ft velocity_fps __________________________________________________________________________________________________________________________________________________6 -141.84.9

Simu金宝applink模型aero_dap3dof初始化为与任务阶段“下降轨道插入轨道(发动机关闭)”的开始相一致。打开aero_dap3dof模型并运行仿真。

闭幕致辞

在1961年,建造数字自动驾驶仪是一项艰巨的任务,因为当时几乎没有工业基础设施——它的一切都在被发明的过程中。这里有一段摘录技术文章阿波罗11月着陆:航天器设计然后现在

“(自动驾驶仪的机器代码)如此复杂的一个原因是,可以用来控制飞行员轴旋转的喷气机数量很大。决定将自动驾驶仪控制的轴改为在aero_dap3dof中显示的“喷射轴”。这种改变极大地减少了代码行数,使在现有计算机中编写自动驾驶仪变得更加容易。如果没有这种改进,自动驾驶仪就不可能只使用2000个单词的存储空间。这种变化的教训是,当工程师有机会用他们设计的系统为计算机编写代码时,他们通常可以修改设计,从而大大改善代码。”

参考文献

国家航空航天局载人飞船中心,任务评估小组。(1969年11月)。Apollo 11任务报告MSC-00171。从...获得>

Richard J. Gran, MathWorks。(2019).阿波罗11月着陆:航天器设计然后现在。从...获得>

相关的话题