[发明专利]RLV虚拟仿真平台设计及实现方法

说明书

本发明涉及实时数值仿真、网络通信、计算机编程和视景显示，为提出集实时仿真、数据监控、数据存储、视景显示以及性能评估于一体的虚拟仿真平台，用于验证RLV再入三维实时轨迹优化与跟踪方法、同鲁棒自适应策略的可行性、适用性、有效性。本发明，RLV虚拟仿真平台设计及实现方法，在计算机上对可重复使用运载器RLV的Simulink模型及控制算法进行设计，形成Simulink模型库以及控制方法库，控制方法库包括超螺旋滑模、终端滑模以及自适应动态规划控制算法，将Simulink模型编译为可在dSPACE仿真机中运行的C代码，并通过计算机下载到dSPACE仿真机中。本发明主要应用于RLV仿真场合。

技术领域

本发明涉及实时数值仿真、网络通信、计算机编程和视景显示等领域，尤其涉及到一种基于dSPACE的RLV虚拟仿真平台。

背景技术

可重复使用运载器(RLV，Reusable Launch Vehicle)能够自由往返于地球与空间轨道之间执行载荷运送任务，可以多次重复使用，是未来空间攻防对抗、全面夺取制天权必不可缺的武器储备，是降低空间往返运输成本、提高运载能力和发射频度的必由之路，是当今航空航天技术的战略制高点和世界军事强国关注的焦点，也是科学研究的难点和热点问题。

在RLV的研究领域，仿真技术具有重要地位，相比于实物研究，仿真研究具有成本低、周期短、安全性强等优点。除此之外，在仿真环境中可以轻易模拟出实物环境下难以模拟的RLV飞行环境，利用仿真可以对前期研究的成果进行验证和评估，根据仿真结果逐步优化和完善控制系统方案设计。

传统的仿真技术通常为全数字仿真，主要可通过C语言和Matlab/Simulink(Matlab是由美国MathWorks公司出品的商业数学软件，Simulink是Matlab中的一种可视化仿真工具)进行开发，使用C语言开发，可快速用于实时仿真设备中进行实时仿真验证，但是C语言的开发难度大，程序可读性差；Matlab/Simulink开发效率高，程序可读性强，操作简单，但是只能进行离线仿真验证，本身不具备实时仿真能力，Matlab/Simulink提供的RTW(Real-Time Workshop，用于从Simulink模型生成C代码)工具箱可以将Simulink环境下搭建的模型及控制算法编译为C语言，用于在实时仿真设备中进行仿真精度更高、实时性强的实时仿真验证。在此基础上，还可通过实时仿真设备的I/O(Input/Output，输入/输出)接口进行更接近真实情况的硬件在环半实物仿真，进行实际控制器开发。常用的实时仿真设备有dSPACE(德国dSPACE公司开发的一套基于Matlab/Simulink的控制系统开发及半实物仿真的软硬件工作平台)以及xPC Target(xPC Target是由Mathworks公司开发的用于原型设计、测试以及配置实时系统的解决方案)，dSPACE相比于xPC Target具有实时性更强、仿真精度更高的优势。