دليل لإنشاء منصات محاكاة شبه طبيعية (HIL) لمعدات الطائرات





مرحبا!



خلال عملي في صناعة الطائرات ، جمعت أنا وزملائي الكثير من الخبرة في تطوير وإنشاء حوامل النمذجة شبه الطبيعية للمعدات الموجودة على متن الطائرات (Hardware-In-the-Loop ، HIL) وحاملات النماذج الأولية السريعة (Model-In-the-Loop ، MIL). هذا المنشور هو محاولة لتوحيد تجربتنا في منشور واحد. تبين أن النص الناتج مفصل تمامًا ، لكن اليد لا ترتفع لقطع شيء ما. بالإضافة إلى ذلك ، عند تقصير الأماكن ، قد تختفي العلاقة السببية. لذلك سيتم شرح ذلك هنا:



  • حول الأدوات المستخدمة لأتمتة تطوير الجناح ودعمه ؛
  • على برامج وأجهزة مجمع المحاكاة ؛
  • نهج لبناء منصات HIL و MIL ؛
  • على مختلف التقنيات التي تسرع من إنشاء الاستاند وتبسط تحديثه وتشغيله.




من يهتم - مرحبا بكم في القط.





خلفية الموضوع



نحن مجموعة من المهندسين ذوي الخبرة الواسعة في صناعة الطائرات المدنية.



نحن نعمل على إنشاء معدات وحوامل ومحاكيات على متن الطائرة للطائرات SSJ-100 Sukhoi Superjet و MC-21 و DA-42T و L-410UVP-E20.



منذ الموقف الأول ، واجهنا نقصًا في الإرشادات لأولئك الذين سيبنون منصة اختبار بعشرات الآلاف من الأسلاك ومئات الآلاف من الإشارات وهيكل متغير باستمرار. بسبب هذا الشوق القديم للمعرفة ، قررت أنا وزملائي مشاركة أفضل ممارساتنا - ماذا لو كان شخص ما يسير على طول أشعل النار المفضل لدينا الآن؟



كما نراه اليوم ، فإن أي جناح به الميزات التالية:



  1. تتكون المدرجات من معدات - كائن اختبار ، وشبكة كبلية ، ومجمع محاكاة ، وبرمجيات لمجمع المحاكاة ؛
  2. اختياريا ، أجهزة مثل نموذج قمرة القيادة ، ونظام التصور ، وأنظمة تحميل التحكم ، وما إلى ذلك ؛
  3. يتغير كائن الاختبار باستمرار مع تطور المنتج ؛
  4. متطلبات الاختبار تتغير باستمرار ؛
  5. لا يحتوي التعيين الفني للجناح على جميع المتطلبات ، وسيتعين إكمال معظم الوظائف على الفور ؛
  6. لكي يكون مقعد الاختبار مفيدًا حقًا ، يجب أن يتغير بشكل أسرع من كائن الاختبار.


في مواجهة الطبيعة المتقلبة للاختبار ، أدركنا ما يلي:



  1. يجب تعديل جميع الأجزاء "الحديدية" للحامل (شبكة الكابلات وتصميم قمرة القيادة وما إلى ذلك) بسهولة ؛
  2. كما ينبغي تعديل بنية مجمع المحاكاة وبنية النماذج وأجهزة المحاكاة والتحكم فيها بسهولة ؛
  3. لا يمكنك الاستغناء عن الأدوات وبيئة التطوير ؛


لذلك ، سنبدأ عرضنا بوصف لأدوات التطوير وبنية مجمع المحاكاة.




الجزء 1. أدوات التطوير



في هذا القسم ، نصف اثنين من الأدوات الثلاثة الرئيسية: برنامج dBricks وبيئة محاكاة ADS2R4. ربما لا يحتاج العنصر الثالث من سلسلة الأدوات ، Simulink ، إلى تقديمه ووصفه. من المهم أيضًا الإشارة إلى أن هذه المنتجات الثلاثة ، إذا تم التعامل معها بشكل صحيح ، يمكن دمجها بشكل وثيق مع بعضها البعض وتبسيط معظم عمليات تطوير الأجنحة.



  1. dBricks هي أداة برمجية روسية لمطور مجمع إلكترونيات الطيران ، تم تطويره بواسطة PIRSS LLC
  2. ADS2R4 - بيئة مجمع المحاكاة ، التي طورتها TechSAT




يستخدم dBricks في:



  1. تطوير بروتوكولات للتفاعل المعلوماتي للمعدات الموجودة على متن الطائرة - كائن الاختبار ؛
  2. التشكيل الآلي لهندسة النماذج الرياضية ؛
  3. تطوير وثائق التصميم لشبكة الكابلات الخاصة بالمنصة ؛
  4. توليد آلي لملفات التكوين التي تصف المدخلات / المخرجات بتنسيق بيئة محاكاة ADS2R4 المعقدة.




ADS2R4 هو اختبار في الوقت الحقيقي ووقت تشغيل محاكاة مصمم خصيصًا لتطوير واختبار والتحقق من صحة بنية إلكترونيات الطيران التي تلبي متطلبات النزاهة والتنوع. 



حول أداة dBricks 



dBricks هي الأداة الأساسية المستخدمة لتسريع تطوير وتكامل إلكترونيات الطيران المعقدة. الأداة عبارة عن قاعدة بيانات لمعالجة بيانات التصميم التالية:



  1. بروتوكولات الاتصال ؛
  2. المخططات الهيكلية والمفاهيمية ؛
  3. مخططات وجداول الاتصال ؛
  4. رسومات التجميع وطاولات التسخير ؛
  5. مواصفات المتطلبات لمطوري البرمجيات.


توفر الأداة الفوائد التالية:



  1. أداة واحدة للعمل مع البيانات تضمن توافق جميع نتائج العمل ؛
  2. تسمح الواجهة متعددة المستخدمين لفريق تطوير كبير موزع للعمل في وقت واحد ؛
  3. تحكم مدمج في التوصيلات وتكوينات البرامج ؛
  4. إخراج البيانات الآلي في شكل تقارير وجداول ورسوم بيانية ومستندات وملفات مختلفة بتنسيق يمكن للبشر قراءته ؛
  5. إخراج البيانات الآلي بتنسيق يمكن قراءته آليًا ، بما في ذلك تكوين نظام ADS2 ، ومعدات الشبكة ؛
  6. التفاعل مع أنظمة CAD الأخرى حسب الحاجة.


من الواضح أن تنسيق الملفات التي يتم إنشاؤها تلقائيًا يتكيف مع متطلبات المشروع.



تحتوي أداة dBricks نفسها على وظيفة الوصول إلى واجهة برمجة التطبيقات التي يمكن استخدامها لإنشاء برامج نصية مخصصة لإنشاء المستندات ، ويمكن أيضًا استخدامها لملء محتوى قاعدة البيانات وتحديثه.



يضمن استخدام dBricks لمطوري الحامل:



  1. إنشاء آلي سريع لملفات تكوين ADS2 ، والتي لن تحتوي على 100٪ من أخطاء النسخ اليدوي ("العامل البشري") ؛
  2. يمكن تطوير كابلات الحامل بناءً على البيانات الموجودة على شبكة الكابلات الموجودة على متن الطائرة (على سبيل المثال ، طائرة) المخزنة في dBricks.


تفاصيل بنية أداة dBricks

حول توصيل المعدات إلى dBricks على المستوى المادي 



dBricks .



. :



  1. ;
  2. , , ARINC 429 27;
  3. : , , ;
  4. ().






. 1:



. , , .





. 2:



, , : , , .. , .. , . — . , dBricks , , :



  1. ;
  2. .


, , .. - «» .



dBricks



dBricks . . .



, . . . .



. :



  1. ;
  2. – , ;
  3. – , , , , ;
  4. – , , , ..;


– . , . , , ( ):



  1. dBricks , , ;
  2. , .. ;
  3. , . , , , . , , : , , .;



    , , (, 32 , 64 ) (, , ). . .
  4. , , , ;
  5. () (). ( ) ( ).




. 3:



حول مجمع محاكاة يعتمد على ADS2



ADS2 هي بيئة برامج شاملة وقابلة للتكيف بدرجة عالية ومنصة أجهزة في الوقت الفعلي للنماذج الأولية والتكامل والاختبار والتحقق من صحة إلكترونيات الطيران في صناعة الطيران ، والتي طورتها TechSAT.



يتضمن الهيكل الأساسي لنظام ADS2 المكونات التالية: 



  1. جزء الأجهزة ، والذي يتضمن AWPs المتخصصة (استنادًا إلى Windows أو Linux) ، ولوحات الإدخال والإخراج ، وأجهزة تبديل خط الاتصال (بما في ذلك التحكم في اتصال OI ) ، إلخ. 
  2. تعد بيئة برنامج ADS2 Core نظامًا موزعًا في الوقت الفعلي يدمج جميع مكونات ADS2.
  3. برامج دعم الأجهزة ذات المستوى المنخفض المتأصلة مثل برامج تشغيل الأجهزة التي تعمل على ADS2 core.
  4. وحدة الغلاف الرسومي ADS2 هي خدمة تسمح للمشغل بالتحكم في نظام ADS2 في الوقت الفعلي.


أي أن الحد الأدنى من التكوين الإلزامي لنظام ADS2 يتضمن نواة برنامج ADS2 (محطة عمل للكمبيوتر والتحكم في الوقت الفعلي) ، ومجموعة عشوائية من المكونات القياسية (مثل لوحات الإدخال / الإخراج وبرامج التشغيل المقابلة) والوحدات النمطية الإضافية وأنظمة التوسيع التي يطلبها العميل. 



حول معدات ADS2



يتكون نظام ADS2 النموذجي من المكونات الرئيسية التالية:  



  1. ADS2 ( Windows Linux). ADS2, , , ADS2. 
  2. , - . : 



    • ( ADS2) 
    •  
    • - , AFDX, CAN, ARINC 429, MIL-STD-1553 (), RS-485, Ethernet ..


  3. - - (FAST) , Ethernet (TCP/UDP).
  4. «Timemaster» ADS2.




نظام ADS2 الأساسي قابل للتحجيم بسهولة من نظام سطح مكتب صغير إلى نظام موزع كبير. إذا كان من الضروري زيادة الوظائف أو تغيير تكوين نظام ADS2 ، فلن يكون من الضروري تغيير برنامج النظام نفسه بسبب استخدام بيئة برامج وأجهزة متجانسة فيه. من المهم جدًا التفكير في هذا في بداية إنشاء الحامل. في تجربتنا ، أثناء التشغيل ، تنشأ الحاجة إلى تغيير تكوين النظام في أكثر اللحظات غير المناسبة ، لذلك لا تقلل من شأن هذا الجانب. 



تفاصيل هندسة البيئة ADS2R4

ADS2



ADS2.





. 4: ADS2







  1. ADS2 RT Core – , ADS2. ADS2 « » (Current Values Table, CVT) . ADS2 , ADS2 .
  2. - ADS2 – - , ADS2. - ADS2.
  3. ADS2 GUI Tools Suite – ADS2, , , , ADS2. : , , ..
  4. ADS2 API – API , ADS2 -.


CVT



CVT – , , , (   ADS2). CVT — , , . CVT CVT — , . CVT , , . :



  1. – integer, floating point, string, ;
  2. – sampling queuing (FIFO);
  3. – , , , , integer strings.


, CVT, , . CVT , A B. , , , - A, B . A B ; (, , ). , CVT, ( ) . - . 



, , . . ADS2 , . CVT, , : , , , , , . 



ADS2 CVT . - CVT, - .





. 5: CVT



-



ADS2 ( .. ) - (I/O channels). . CVT. CVT - ADS2. (I/O map configuration). ADS2 /:



  1. ARINC 429, AFDX, CAN, MIL-STD-1553 (), .. ;
  2. RS-232, RS-485, RS-422 ..;
  3. ;
  4. ;
  5. Ethernet.


- :



  1. (, 16- - : );
  2. (, CVT , CVT, ).




. 6: - ( )



- , CVT . :



  1. AFDX (ARINC 664);
  2. ARINC 429;
  3. CAN (ARINC 825);
  4. MIL-STD-1553 ();
  5. ;
  6. ;
  7. (RS232, RS422, RS485);
  8. RVDT/LVDT;
  9. ;
  10. , .


dBricks ADS2



dBricks , ADS2:



  1. CVT;
  2. CVT;
  3. -.


CVT dBricks. 



CVT . 



: «Flight Warning Application» «1» :



  • In_IRU1_Roll ( №1)
  • In_IRU2_Roll ( №2)
  • In_IRU3_Roll ( №3)
  • Out_Excessive_Roll_Warning ( )




. 7: CVT



CVT dBricks. , «In_IRU1_Roll» «Flight Warning Application» «Out_Roll_Angle» «Main» «IRU1»:





. 8: CVT



/ « » dBricks. , Out_Roll_Angle ARINC429 325, BNR ( ), 11, 14, 90, , 10. -.





. 9:



, dBricks , ADS2, -, 1 .



CVT CVT. .



كيف يتم استخدام Simulink في ADS2



Simulink هي أداة برمجية قوية تستخدم على نطاق واسع في صناعة الطيران. يقوم نظام ADS2 بتنفيذ تفاعل ملائم ومفهوم مع Simulink لتطوير نماذج الكمبيوتر من المكونات. بالاقتران مع استخدام dBricks لتخزين بيانات بروتوكولات الاتصال ، من الممكن إنشاء سلسلة متكاملة من الأدوات التي تسرع بشكل كبير عملية التطوير وتصحيح الأخطاء.



تفاصيل تكامل Simulink و ADS2
Simulink ADS2 :



  1. ADS2 CVT ADS2, Windows;
  2. CVT ADS2;
  3. ADS2 API C++;
  4. Simulink C++ (S-);
  5. S- - ;
  6. S- Simulink.


, C++, Windows, Linux. , Windows Linux, .



Simulink :



  1. Simulink;
  2. ( ) S- Simulink;
  3. - S- . ADS2 S-;
  4. Simulink. , , S-;
  5. ADS2 Simulink;
  6. ;
  7. C++ Simulink;
  8. C++ Linux;
  9. .


. , () ( ) . , ( , , ..) . ADS2 . , . Simulink ADS2, . Simulink ADS2, ARINC 429 . , , , (). , , Simulink ADS2. , Simulink Windows, , , , .



. 10 Simulink ADS2






الجزء 2. تقف



حامل للنمذجة شبه الطبيعية لمجمع المعدات على متن الطائرة (اختبار HIL)



وفقًا لمتطلبات البرنامج ، يمكن للحامل حل واحد أو عدة أو كل المهام التالية:



  1. دعم تطوير إلكترونيات الطيران ؛
  2. اختبار شامل للمعدات الموجودة على متن الطائرة ، بما في ذلك الاختبارات في حلقة مغلقة مع طيار ، والتفاعل مع أجهزة محاكاة المعدات الموجودة على متن الطائرة ، وتقليد ديناميات طيران الطائرات والظروف الخارجية ؛
  3. إجراء تقييم أولي لتشغيل المعدات الموجودة على متن الطائرة من قبل طاقم الرحلة ؛
  4. اختبارات الاعتماد ، بما في ذلك اختبارات مقاومة إلكترونيات الطيران للفشل المحتمل ؛ العمل في أوضاع الإقلاع والهبوط في ظروف الحد الأدنى من الرؤية ، والعمل على طرق الاقتراب من الأرض ، وما إلى ذلك ؛
  5. تطوير الوثائق التشغيلية ؛
  6. تدريب الطيارين الخطيين على مرفق تدريب تقني يتوافق ، على سبيل المثال ، FTD المستوى 4.


ما هو التقليد المعقدة للاستخدام



كمجمع محاكاة ، نقترح استخدام حل يعتمد على نظام ADS2 ، حيث يوفر هذا الإمكانات التالية:



  1. , ;
  2. ;
  3. Simulink ;
  4. . ;
  5. ;
  6. ;
  7. .


يكون استخدام حل قائم على نظام ADS2 أكثر فعالية عند استخدام الإنشاء التلقائي لملفات التكوين (جداول التكوين ونقاط CVT ونماذج النظام) باستخدام أداة dBricks. 



من أكثر المهام التي تستغرق وقتًا طويلاً عند تطوير حامل إلكترونيات الطيران تكوين نماذج النظام ولوحات الإدخال / الإخراج. مع dBricks ، تستغرق هذه المهمة ساعة. الشيء الوحيد الذي يجب القيام به هو تعيين أي من لوحات الإدخال / الإخراج ADS2 ستكون مسؤولة عن أي قناة من المعدات المحاكاة. بعد ذلك ، يمكن إنشاء جميع ملفات التكوين الضرورية تلقائيًا.



مجمع تقليد نموذجي لطائرة حديثة


1 3 — 6 ADS2. 

: ADS2; , ..; .
2 1 ADS2. Windows.

: ; ; Simulink ; /.
3 1 — 3 Windows .  . ADS2 UDP .
4 - (FAST ADS2) 1 — 10 - ()
5 - 10-40 - . , .  :

  • ARINC 429;
  • ARINC 664;
  • ARINC 825;
  • (RS232, RS422, RS485);
  • ;
  • ;
  • .






تكامل محاكيات الطرف الثالث



يهتم بعض بائعي النظام بمعرفتهم ويرفضون توفير البيانات اللازمة لإنشاء نماذج لأنظمتهم. المهندسين خير مثال. عادةً ما يوفر موردو المحركات محاكياتهم لتشغيل الحامل. عادة ما يتم توصيل هذه المحاكيات بنظام محاكاة مركزي عبر إيثرنت أو في أسوأ الحالات من خلال بعض الواجهات الخاصة مثل "الذاكرة العاكسة". في أي حال ، يمكن لـ ADS2 دعم أي واجهة. 



, . , (10-15 ) ( , ..). , , , , , , ...





تعد شبكة الكابلات من أهم مكونات أي حامل. يمكن أن يكون للطرق والأدوات المستخدمة في تصميم وتصنيع الكابلات تأثير كبير على تصميم وتصنيع الحامل. نحن نستخدم نهجًا أثبت فعاليته في عدد من المشاريع المختلفة ، وإليك مبادئه الأساسية:



  • , , 100% . , , :

    — ;

    — ;
  • ( ) . :

    — ;

    — 5 ;

    — .




. 11:

  • , , , ;




WAGO 2002-1871 ( ) DIN .





. 12: WAGO



  WAGO :





. 13.: WAGO





. 13.: WAGO



  • . – WAGO, . – - ( ADS2). , , . 

    :






. 14:



  • dBricks. :

    — , , ..;

    — , dBricks , 100% (« »);

    — .


1-2 - ( ).



كيفية إنشاء تخطيط قمرة القيادة



كقاعدة عامة ، يجب أن يكون تصميم قمرة القيادة:



  1. توفير مكان لتركيب معدات كائن الاختبار ، الموجود عادة في قمرة القيادة ؛
  2. توفير وصول ملائم (إن أمكن) إلى كائن الاختبار ، وأسلاك هذه المعدات ، والآليات ، وما إلى ذلك ؛
  3. كرر تخطيط قمرة القيادة ؛
  4. كرر عرض المنطقة المحيطة من قمرة القيادة.


يخضع تصميم قمرة القيادة لتغييرات متكررة ، خاصة قبل الرحلة الأولى للطائرة ، لذلك نبدأ في تطوير إلكترونيات الطيران بنموذج قمرة القيادة ثم ننتقل إلى القرار النهائي.



تخطيط قمرة القيادة الأولي



يمكن تطوير تخطيط قمرة القيادة المبدئي من عرض قمرة القيادة الأولي. في الوقت نفسه ، يُسمح بإجراء تغييرات طفيفة على التخطيط القياسي بعدم تطبيق تصميم قمرة القيادة الأصلي. في الوقت نفسه ، يجب أن يوفر تصميم التصميم الأولي للمقصورة إمكانية الوصول التكنولوجي إلى الألواح الخلفية للأجهزة. يوجد أدناه مثال على تخطيط أولي مشابه لقمرة القيادة ، وتجدر الإشارة إلى أن جميع الألواح الجانبية قابلة للإزالة بسهولة ، وبصفة عامة الهيكل معياري.





الشكل: 15: التخطيط الأولي لقمرة القيادة



كلما كان ذلك ممكنًا ، نوصي بعدم استخدام منصة مرتفعة ، على الرغم من وجود سببين وجيدين على الأقل لاستخدامها في تخطيط قمرة القيادة:



  1. تتطلب بعض أنظمة التمثيل البصري مساحة خالية أسفل أرضية الكابينة. لاستخدام نظام التصور الأسطواني ، عادة ما يتطلب الأمر رفع تصميم المقصورة إلى ارتفاع 1.2-1.5 متر. لا يتطلب ذلك نظام الموازاة أو الإسقاط الكروي أو التصور القائم على الشاشات البسيطة.
  2. في حالة استخدام أعمدة الدواسة أو غيرها من أدوات التحكم الميكانيكية ، يلزم توفر بعض المساحة أسفل أرضية الكابينة. في هذه الحالة ، يجب أيضًا تثبيت تصميم الكابينة على ارتفاع حوالي 50 سم من مستوى الأرض.


, . . , , , , . , ..







يجب أن يتطابق تصميم قمرة القيادة النهائي مع أبعاد سطح الطيران الفعلي لتلبية متطلبات الشهادة. اعتمادًا على تكوين عمليات التفتيش ونهج السلطات ، قد يكون من الضروري إنشاء نموذج قمرة قيادة "نهائي" إضافي يعيد إنتاج قمرة القيادة الحقيقية. لهذه المهمة ، يوصى باستخدام أجزاء حقيقية من جسم الطائرة مع مواقع تركيب المعدات الحقيقية ، والمقاعد التجريبية ، إلخ. على سبيل المثال ، بالنسبة لحامل Electronic Bird الخاص ببرنامج SSJ-100 ، تم استخدام عينة من قمرة القيادة الحقيقية ، والتي استخدمت في الأصل لتصحيح أخطاء خط التجميع. لا يمكن استخدامه في طائرة حقيقية ، لأنه لا يفي بالمتطلبات الرسمية للإنتاج ، ولكنه كان مناسبًا تمامًا لمهام منصة الاختبار.



إذا كنت تخطط لاستخدام تخطيط قمرة القيادة كجزء من جهاز محاكاة بمستوى ، قل مستوى FTD 4
4 CFR, 60. 1b Table B1A «Minimum FTD Requirements – General FTD Requirements QPS REQUIREMENTS» : «The FTD must have equipment (e.g., instruments, panels, systems, circuit breakers, and controls) simulated sufficiently for the authorized training/checking events to be accomplished. The installed equipment must be located in a spatially correct location and may be in a flight deck or an open flight deck area. Additional equipment required for the authorized training/checking events must be available in the FTD, but may be located in a suitable location as near as practical to the spatially correct position. Actuation of equipment must replicate the appropriate function in the airplane. Fire axes, landing gear pins, and any similar purpose instruments need only be represented in silhouette.» .








الشكل: رقم 16: تصميم قمرة القيادة SSJ-100 في منصة الطيور الإلكترونية



أي نظام لتقليد البيئة المرئية الخارجية للاستخدام



يوجد عدد كبير من حلول البيئة المرئية المتاحة تجاريًا لأجهزة محاكاة الطيران ومقاعد الاختبار. تتراوح الحلول من شاشات العرض البسيطة إلى أنظمة الموازنات المتطورة. في تجربتنا ، قد يكون استخدام نظام لمحاكاة البيئة المرئية الخارجية مطلوبًا في حالتين فقط:



  1. باستخدام الحامل كمحاكاة (على سبيل المثال ، FTD المستوى 4) ،
  2. بعض اختبارات الشهادات.


CFR 60 Table B1A section 6.a : «The FTD may have a visual system, if desired, although it is not required. If a visual system is installed, it must meet the following criteria...». , FTD Level 4. , , 6.a.1-6.a.7 CFR 60. 



يتم إجراء معظم اختبارات الشهادات في ظل أسوأ ظروف رؤية ممكنة ، وهو ما يعني عمومًا تطبيق قواعد طيران الأجهزة وعدم وضوح الرؤية. النوع الوحيد من اختبار الشهادة حيث جودة نظام محاكاة البيئة المرئية الخارجية مهم حقًا هو تقييم الحد الأدنى للإقلاع / النهج. يؤدي إجراء هذه الاختبارات على المنصة إلى توفير 20-40 رحلة تجريبية. في تجربتنا ، لم تطلب السلطات نظام محاكاة متطور لاستخدام نتائج اختبار البدلاء كوسيلة للتحقق من الصحة. على أي حال ، يجب استشارة سلطات إصدار الشهادات إذا كان من المخطط إجراء هذه الاختبارات في المنصة.



في الحياة الواقعية ، نادرًا ما يستخدم المهندسون نظام التصور لأنهم يركزون على سلوك المعدات. عادة ما يكون طيارو الاختبار راضين عن أبسط نظام لمحاكاة البيئة البصرية الخارجية. يمكن أن يكون نظام تصور البيئة الخارجية مفيدًا للأنشطة التسويقية للشركة وتشكيل منشورات متنوعة في الصحافة.



وبالتالي ، يبدو من المنطقي اختيار حل باستخدام نظام الإسقاط الأسطواني أو الكروي ، والذي سيوفر:



  1. مجال مع مجال رؤية 120x60 درجة.
  2. التكلفة الأولية المعتدلة للنظام وتكلفة تشغيله.


كيفية وضع أشياء الاختبار على مقاعد البدلاء



نقترح استخدام رفوف الاتصالات المتاحة تجاريًا (رفوف الخادم) لاستيعاب المعدات الموجودة عادةً خارج قمرة القيادة. يمكن أن تكون الصعوبة الوحيدة بسبب الحاجة إلى تحديد موقع المعدات التي تتطلب التبريد القسري. يمكن حل هذه المشكلة بعدة طرق:



  1. تطوير نظام تبريد خاص ، وهو عبارة عن مروحة عالية الضغط مزودة بامتصاص صوت وقنوات هواء ؛
  2. تركيب مراوح الضغط المنخفض البسيطة في إطارات خاصة أسفل الجهاز المبرد. ومع ذلك ، فإن مراوح الضغط المنخفض لا توفر دائمًا الأداء المطلوب ؛
  3. تركيب مراوح الضغط العالي في إطارات خاصة أسفل الجهاز المبرد. يتمتع هذا الحل بأداء عالٍ ولكنه ينتج عنه الكثير من الضوضاء ؛
  4. تركيب باب خاص مع تكييف هواء متكامل على رف اتصالات ، على سبيل المثال ، Rittal SK.


كيفية إنشاء نظام توزيع الطاقة



تم تصميم نظام توزيع الطاقة لتوزيع مصدر الطاقة على OI. يقوم بنسخ نظام SES المثبت على الطائرة.



يعد تحويل 115VAC إلى 28VDC و 115VAC 400Hz أمرًا سهلاً نظرًا لوجود العديد من الحلول الجاهزة المتاحة في السوق. لذلك ، هذا ليس موضوع هذا الوصف.



نتبع النهج التالي:



  1. في البداية ، يتم استخدام تصميم خاص لنظام التوزيع ؛
  2. قبل بدء اختبار الشهادة ، يتم استبدال النموذج بالحجم الطبيعي بنظام توزيع حقيقي.


يتم التخطيط الأولي لـ SPP باستخدام المكونات المتاحة تجاريًا مثل مشابك WAGO والمرحلات والصمامات وما إلى ذلك. يتم تثبيت كل هذه الأجهزة على سكة DIN أو سطح مشابه يسهل الوصول إليه. يجب أن تكرر الرسوم التخطيطية لجميع الاتصالات SES "الحقيقي" للطائرة. يمكن استخدام المفاتيح الكهربائية ذات الحالة الصلبة من البداية. تخضع SES للطائرة الحقيقية ، كقاعدة عامة ، لتغييرات وتحديثات متعددة ، خاصة في المراحل الأولى من التصميم. يمكن تنفيذ كل هذه التغييرات بشكل أسهل بكثير باستخدام تصميم قابل للتعديل بسهولة من مجموعة المفاتيح المدمجة "الحقيقية" للطائرات.

يمكن استبدال تصميم نظام التوزيع بعينة حقيقية قبل اختبار الشهادة.



حامل النماذج الأولية السريع للمعدات المحمولة جواً (اختبار MIL)



وفقًا لمتطلبات البرنامج ، يمكن للحامل حل واحد أو عدة أو كل المهام التالية:

  1. تقييم قوانين مراقبة الطيران ؛
  2. التقييم الأولي أو تخطيط لوحات المعلومات (المؤشرات ، الضوابط) ؛
  3. تصحيح تدفقات تبادل المعلومات للمعدات ؛
  4. تقييم متطلبات الأجهزة قبل نقلها إلى الأقسام المسؤولة عن إنتاج الأجهزة وتطوير البرامج ؛
  5. إجراء تقييمات وفحوصات مبكرة للتسامح مع أخطاء النظام.


ما هو التقليد المعقدة للاستخدام



كمجمع محاكاة لحامل النماذج الأولية السريع ، نقترح استخدام حل يعتمد على نظام ADS2 لنفس الأسباب مثل منصة المحاكاة شبه الطبيعية. 



مجمع التقليد النموذجي للحامل:
1 1 ADS2. 

:

  • ADS2;
  • , ..;
  • .
2 1 ADS2. Windows.

:

  • ;
  • ;
  • Simulink ;
  • /.
3 2-3 ADS2. Windows. ,
4 1 Windows . . ADS2 UDP






كيفية تطوير النماذج الرياضية 



يتطور أي سرير اختبار مع تقدم المشروع. ومن ثم ، لا يمكن لأحد أن يقدم مجموعة "كاملة" أو "أفضل" من نماذج التطوير. لكي يكون حامل النماذج الأولية السريع مفيدًا طوال عمر المشروع ولا يزال يتطلب استثمارًا معقولًا ، يجب أن تكون مرنًا وتحاول استخدام نهج باريتو. ومع ذلك ، سنحاول تقديم أمثلة لمجموعة نماذج "أولية" و "ممتدة" لتوضيح الحالة المتوسطة.



تم تصميم المجموعة الأولية من النماذج في مثالنا لدعم العمل التالي:



  1. تطوير القوانين والتحقق منها لاختبار أنظمة التحكم ؛
  2. توضيح والتحقق من التخطيط الأولي لمؤشر PFD .


في مرحلة الاختبار الأولية ، ليست هناك حاجة لتنفيذ نماذج إلكترونية معقدة للتحكم في الطيران والتي تشمل التكرار وإعادة التكوين والتأخير وما إلى ذلك. ليست هناك حاجة لاختبار التطبيقات المعقدة مثل FMS . لذلك ، يمكن استخدام القائمة الأولية التالية للنماذج:

القائمة الأولية للنماذج
1 Simulink . , , XPlane, . Simulink .
2 Simulink , , .
3 Simulink .
4 Simulink , , (, ).
5 Simulink ( ),
6 Simulink , .
7 PFD simulation C++   Python , , , , TAWS TCAS




يجب أن تدعم مجموعة النماذج "المتقدمة" الأعمال التالية:



  1. الفحوصات المتقدمة لقوانين التحكم في الطيران بما في ذلك التكرار والتأخير ومعالجة الأخطاء وما إلى ذلك ؛
  2. القدرة على التحقق من قوانين ومنطق تحكم الطيار الآلي ؛
  3. محاكاة وتقييم كامل لبيئة معلومات قمرة القيادة بما في ذلك رسائل PFD و ND و FMS و CAS والصفحات الشاملة والضوابط ؛
  4. تصحيح أخطاء تدفقات تبادل المعلومات للمعدات ، بما في ذلك تحليل مسار كل معلمة من المصدر إلى المستخدم النهائي ؛
  5. تحليل عواقب الإخفاقات ؛
  6. تحقق من متطلبات البرامج قبل الانتقال إلى مرحلة تطوير البرامج كثيفة العمالة وفقًا لـ DO-178.


ونتيجة لذلك ، فإن قائمة النماذج النهائية أطول بكثير. القائمة أدناه ليست كاملة ولا دقيقة. ومع ذلك ، نعتقد أنه يمكن أن يوفر مؤشرا على ما ينبغي القيام به.

قائمة النماذج المتقدمة
1 Simulink
2 Simulink , , , , FAA.
3 Simulink .
4 Simulink , , .
5 Simulink , , . .
6 Simulink , : .
7 Simulink : ADC, IRU, GPS, VOR, DME, RA, ILS . .
8 Simulink , : , , , , , , , , ..
9 Simulink , , , .
10 C++ Python PFD, ND, FMS, TAWS, CAS, , CAS .. , , , ..
11 C++ Python
12 C++ Python - , , / , ..
13 Simulink, C++ Python :FWS, DCA, SWS, CMS .




من أجل الانتقال السلس بين مجموعة النماذج الأولية والممتدة ، يجب استيفاء المعايير التالية لأنظمة النمذجة:



  1. بنية قابلة للتطوير لأنظمة النمذجة ؛
  2. استخدام الأدوات لإدارة تكوين تدفقات البيانات ؛
  3. التوليد الآلي لتكوينات نموذج الواجهة. يجب أن تتضمن في الغالب أجزاء I / O من نماذج Simulink وأجزاء من كود الإدخال / الإخراج للنماذج المطورة في C ++ أو Python ؛
  4. نظام التحكم في التكوين.


وتجدر الإشارة بشكل منفصل إلى أنه إذا تم استخدام نفس الهيكل في حوامل النماذج الأولية السريعة وأكشاك النمذجة شبه الطبيعية ، فسيتم تطوير العديد من النماذج المذكورة أعلاه مرة واحدة ويمكن إعادة استخدامها بسهولة كجزء من أي من الحوامل.



كيفية إنشاء تخطيط قمرة القيادة



عادة ، استخدمنا النهج التالي لتخطيط كشك MIL:



  1. جميع إلكترونيات الطيران ، بما في ذلك المؤشرات ولوحات التحكم وما إلى ذلك. على شاشات اللمس المتوفرة تجاريًا. وظيفة التحكم باللمس مطلوبة بشكل أساسي للتفاعل مع أجهزة التحكم عن بعد ؛
  2. تم تصميم عناصر التحكم الأساسية ، وهي العصي الجانبية (أو العجلات اليدوية) ، والدواسات ، وعصا الجر باستخدام أجهزة ألعاب مماثلة ؛
  3. يتم تثبيت جميع المؤشرات على حامل تثبيت مع حامل شاشة قياسي من نوع VESA.
  4. يتم تثبيت أدوات التحكم الأساسية على الأسطح المعدنية الخاصة.




الشكل: 17 مفهوم تخطيط قمرة القيادة








النتيجة



تصميم الحامل بسيط للغاية عندما تفهم سبب اتخاذ هذا القرار أو ذاك. تم إنشاء هذه المادة على أساس سنوات عديدة من العمل ، فضلاً عن تجربة تطبيق الحلول التقنية الناجحة وغير الناجحة.



الآن نحن نشارك بنشاط في إنشاء منصة محاكاة شبه طبيعية لطائرة صغيرة. بالنسبة لهذا المشروع ، تم اقتراح استخدام تطوير محلي جديد لـ RHYTHM أنتجته الشركة التي تحمل نفس الاسم كأساس لمجمع المحاكاة. ليست لدينا خبرة في العمل مع RHYTHM ، ولكن كل شيء يحدث لأول مرة.

إليك ما نعرفه حاليًا عن هذا القرار:



  • تكلفة RHYTHM مضمونة أقل من تكلفة ADS2 من TechSAT ؛
  • لا يوجد حل جاهز في حالة توسيع نطاق النظام ، ولكن لدينا بالفعل أفكار حول كيفية القيام بذلك بسرعة إذا لزم الأمر ؛
  • يتم تعويض أمراض الطفولة التي لا مفر منها من خلال الدعم الفني الفوري للمطور.




استنادًا إلى نتائج عملنا ، سنشارك بالتأكيد تجربتنا في استخدام RHYTHM في مشروع حقيقي. 



All Articles