英國皇家海軍使用基于模型的設計開發(fā)艦上訓練仿真器

MathWorks近日宣布，BAE Systems 已使用基于模型的設計為英國皇家海軍的 45 型驅逐艦開發(fā)新的艦上訓練器 (OBT)，以便讓艦員在入役前能夠在復雜的戰(zhàn)艦上接受更加有效的訓練。新的艦上訓練系統(tǒng)使艦員能夠在各種故障和受損情況下實時控制、重新配置和恢復戰(zhàn)艦的推進系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。

OBT 可通過總計大約 4,000 個輸入和輸出來仿真 16 個相互關聯(lián)的系統(tǒng)來創(chuàng)建逼真的艦員訓練環(huán)境。它還可以對因泄漏產生的壓力下降以及由此造成的艙室浸水等故障進行建模，確保受訓人員在入役前做好應對實際條件下所有可能情況的準備。BAE Systems 設計團隊使用 Simulink 和 MATLAB 來簡化 OBT 物理模型的創(chuàng)建。

開發(fā)和驗證物理模型后，創(chuàng)建實時仿真系統(tǒng)并將其與戰(zhàn)艦的艦上控制系統(tǒng)集成。BAE Systems 的工程師自動生成了 90,000 多行用于 OBT 的 C 代碼。借助更為高效的 C 代碼，所產生的實時仿真過程僅使用了 2% 的中央處理器 (CPU) 時間，遠遠控制在 20% 的使用率指標之內，為計算機處理器留出了能力來處理同時進行的其他任務。從總體來看，仿真工具的開發(fā)時間相對于此類的典型項目縮短了一半。

BAE Systems Maritime 海軍戰(zhàn)艦部門首席工程師 Peter Worthington 說：“若沒有 MathWorks 工具，我們當時根本無法借助我們擁有的有限資源完成訓練器的開發(fā)。如果使用傳統(tǒng)技術，OBT 項目將需要兩到四倍的額外工作量才能成功完成。但是，借助基于模型的設計，我們得以簡化設計流程，最終只需三位工程師參與，便完成了戰(zhàn)艦的物理系統(tǒng)建模和仿真并生成訓練系統(tǒng)的產品級 C 代碼。”

由于 OBT 中的 MATLAB 和 Simulink 模型是在其仿真的系統(tǒng)全部設計好之前創(chuàng)建的，因此 OBT 設計團隊能夠在初期發(fā)現(xiàn)與系統(tǒng)交互相關的問題并將其傳達給 45 型戰(zhàn)艦項目團隊的其他成員。這項能力確保了能夠在早期階段發(fā)現(xiàn)并解決重大設計問題，從而避免在設計過程后期發(fā)現(xiàn)問題時需要進行的返工。

MathWorks 航空航天與國防業(yè)市場營銷經理 Jon Friedman 說：“隨著各大公司意識到基于模型的設計在改進其設計工作方面的作用，這種方法將在全球范圍內繼續(xù)保持商業(yè)和國防工業(yè)領域首選工程方法的地位。BAE Systems 的工作進一步詮釋了基于模型的設計在改善復雜項目的設計團隊之間的溝通以及在設計過程早期發(fā)現(xiàn)和解決設計問題方面的強大能力。”

有關 BAE Systems 在艦上訓練仿真器的開發(fā)過程中使用基于模型的設計的詳細信息，請閱讀此用戶案例。

英國皇家海軍戰(zhàn)艦 Daring 號進行海試