模拟飞行控制系统与嵌入式软件在循环

你可能听说过电池驱动的无人机被用来递送包裹，或者正在开发空中出租车，在繁忙的城市里将人们从一个地方运送到另一个地方，或者电动飞机被用来彻底改变短途和中途飞行的用例。例如，我们已经报道了Zunum Aero和magniX的工程师如何使用模拟软件通过电动飞行连接社区。面对新的电动空中机动概念所固有的挑战，工程工具对于有效设计和模拟复杂系统至关重要。

软件是任何新的交通设计的重要组成部分。像电动飞机这样的复杂系统需要一种整体的方法来实现系统级的仿真，并在循环中使用嵌入式软件。

系统仿真是电力空中机动项目早期设计阶段的关键，特别是在分析和预测机电系统行为时。这是推动新型空中机动技术在性能和安全性方面进一步发展的有力手段。它可以应用于飞行控制、制动控制、发动机控制和电池管理系统，也可以应用于嵌入式人机界面(HMIs)。

该视频展示了Ansys SCADE和Ansys Twin Builder的交互式运行时仿真会话，控制和人机界面软件与车辆模型实时闭环执行。

闭环仿真与软件在环(SiL)方法一起使用时更加准确。在这种方法中，“实时”嵌入式软件，已经依赖于严格和安全的控制定律的实施，可以包括在仿真环境中，包括包括飞机动力学建模为高可靠性多物理模型。

基于Ansys SCADE的Ansys Twin Builder运行时PC仿真会话
应用程序通过功能模型(Functional Mock-Up, FMU)执行。

仿真和软件在循环中

嵌入式软件和系统仿真的Ansys工具之间的互操作性是实现这种SiL仿真的关键，这是有可能的Ansys SCADE而且Ansys Twin Builder通过功能模型(FMU)，它是组件之间的免费标准接口。FMU可应用于人机界面软件等控制软件。

Ansys SCADE显示集成设计环境人性化
机器接口和自动代码生成

此外，循环中的软件对于系统架构设计非常有用。在考虑飞行器的不同运行模式(如正常或退化模式)或考虑不同故障条件下的几种飞行路径场景时，它也有助于软件和安全需求的改进。对于每种故障场景，工程师可以分析控制器的响应能力和飞机的稳定性，然后调整系统参数。

该Ansys Twin Builder设计环境用于多物理场建模
垂直起降车辆及其环境使用库块

SCADE还可以通过FMU提供快速原型解决方案，为模拟提供场景输入，可以通过带有预定义内置小部件的图形usr界面(GUI)手动输入，也可以直接从Twin Builder模型发送飞行路径数据。

Ansys SCADE快速原型设计环境的截图
实现交互式仿真面板的设计，用于数据可视化和输入信号传输到Ansys Digital Twin。

通过SCADE和Twin Builder，系统工程师有了一个有效的环境，可以与软件和控制工程师进行迭代，因为他们可以模拟绘制不同飞机数据(如速度、高度或航向)的结果，并分析系统的行为。

Ansys Twin Builder仿真绘制飞行数据，显示仿真迭代结果。