ACEToolBox工具包說明

        ACEToolBox工具包是飛行控制技術(shù)與工程課程實驗裝置升級的專用Simulink模塊庫，供用戶自主建模使用，包括硬件接口庫和設(shè)計模塊庫兩部分。ACEToolBox工具包在Simulink Library Browser中，ACEToolBox工具包如下圖所示。

 硬件接口庫（ACE Hardware Interface）

硬件接口庫主要包括飛行控制技術(shù)與工程課程實驗裝置升級的硬件訪問模塊，分為GNC硬件接口庫和系統(tǒng)級硬件接口庫，具體模塊及其功能如下表所示。

硬件接口庫（Ace Hardware Interface）

公共模塊庫主要包括飛行控制技術(shù)與工程課程實驗裝置的飛行器運動仿真設(shè)計的“軟”模塊，包括ACE飛行器模型庫、ACE設(shè)備模型庫、GNC算法與工具庫、公共模塊庫和環(huán)境模型庫，是針對ACE案例而設(shè)計的，具體模塊及其功能如下表所示。

 公共模塊庫（ACE Commonly Model）

系統(tǒng)出廠配置的典型實驗模型分為系統(tǒng)內(nèi)置模型和自主建模參考模型。

1   內(nèi)置模型

內(nèi)置模型用于開展典型組件級實驗，包括：

（1）加速度計實驗模型AccelerometerTest.slx，實現(xiàn)對加速度信息的在線監(jiān)測。

（2）陀螺儀實驗模型GyroscopeTest.slx，實現(xiàn)對角速度信息的在線監(jiān)測。

（3）舵機階躍響應實驗模型ServoStepCmdTest.slx，實現(xiàn)對舵機階躍控制指令和舵機偏轉(zhuǎn)角的在線監(jiān)控。

（4）舵機頻域響應實驗模型ServoFreqCmdTest.slx，實現(xiàn)對舵機正弦控制指令和舵機偏轉(zhuǎn)角的在線監(jiān)控。

2       自主建模參考模型

自主建模參考模型，顧名思義，用于用戶參考建模，包括：

（1）模擬飛行實驗案例模型SimuFlyTest.slx，實現(xiàn)對I/O端口的邏輯控制與狀態(tài)監(jiān)測。其默認邏輯為：1-8s內(nèi)逐秒點亮1個LED，9-16s內(nèi)逐秒點滅1個LED。

（2）彈載控制器接口實驗案例模型ControllerInterfaceTest.slx，實現(xiàn)對加速度計、陀螺儀、舵機、I/O端口的邏輯控制與狀態(tài)監(jiān)測。其默認邏輯為：

（1）        系統(tǒng)綜合實驗案例模型，包括數(shù)學仿真模型和半實物仿真模型，實現(xiàn)對GNC系統(tǒng)的仿真評估，其案例飛行任務(wù)剖面如下圖所示，詳見《無人飛行控制系統(tǒng)實驗教程》。

其中，數(shù)學仿真模型主要由ACEToolBox的設(shè)計模型庫搭建而成，用于在MATLAB平臺進行設(shè)計與仿真評估，包括：

l  標準彈道設(shè)計與仿真評估模型StandardTraj.slx

l  制導律3DOF仿真評估模型GuidanceSimplified.slx

l  制導律6DOF仿真評估模型Guidance.slx

l  制導控制律綜合仿真評估模型GuidanceControl.slx

  半實物仿真模型在數(shù)學仿真的基礎(chǔ)上，增加GNC硬件在回路的各種模式的仿真，用于在ACE軟硬件平臺進行設(shè)計與仿真評估，包括：

l  控制器在回路的仿真模型ControllerInLoopSimulation.slx

l  控制器+舵機在回路的仿真模型ControllerAndServoInLoopSimulation.slx

l  控制器+陀螺在回路的仿真模型ControllerAndGyroInLoopSimulation.slx

l  控制器+舵機+陀螺在回路的仿真模型ControllerAndServoAndGyroInLoop Simulation.slx

l  此外，半實物仿真模型還根據(jù)是否開環(huán)驅(qū)動舵機和轉(zhuǎn)臺，衍生了以下模型：

l 控制器在回路、開環(huán)驅(qū)動舵機的仿真模型ControllerInLoopWithServo Simulation.slx

l 控制器在回路、開環(huán)驅(qū)動轉(zhuǎn)臺的仿真模型ControllerInLoopWithGyro Simulation.slx

l  控制器在回路、開環(huán)驅(qū)動舵機及轉(zhuǎn)臺的仿真模型ControllerInLoopWithServo GyroSimulation.slx

l  控制器+舵機在回路、開環(huán)驅(qū)動轉(zhuǎn)臺的仿真ControllerAndServoInLoopWithGyro Simulation.slx

l  控制器+陀螺在回路、開環(huán)驅(qū)動舵機的仿真模型ControllerAndGyroInLoopWith ServoSimulation.slx

自主建模說明

請使用ACEToolBox工具包模塊庫的模塊進行自主建模，可參見系統(tǒng)配套的案例模型。其中，硬件在回路的仿真需要注意以下內(nèi)容：

（1）   設(shè)置定步長仿真，仿真周期在10ms（含）以上；若為連續(xù)型模型，解算算法取ode4（Runge-Kutta）法，若為離散型模型，解算算法取discrete（no-continuous-states）法；

（2）    用戶自編Simulink模型必須可單機調(diào)試運行成功，才能下載用于實驗；可查看模型的編譯狀態(tài)，按下“Ctrl+D”，檢驗模型是否存在問題，如果未報錯則模型正常，再進行下一步操作。

（3）     出現(xiàn)類似以下警告不影響模型的正常運行：

Warning: Matching "Goto" for "From" '……/Initialization/LEDCommand' not found

Warning: Matching "Goto" for "From" '……/Initialization/ServoCommand' not found

（4）   有硬件接口模塊的Simulink模型中，必須有且只能有一個初始化模塊“Initialization”；在同一個Simulink模型中，以下硬件接口模塊最多只能有1個：

（5）   信號記錄說明：仿真過程中，若需監(jiān)測或保存模型中的某個信號，將該信號接入信號監(jiān)測模塊ACEScope即可；

（6）  信號命名規(guī)則：接入信號監(jiān)測模塊ACEScope的信號是以輸入該ACEScope模塊的前一個模塊的路徑名命名的，為方便在實驗過程中用戶監(jiān)測和實驗后的數(shù)據(jù)分析，請盡量規(guī)范模塊命名，特別是ACEScope模塊的前一個模塊和上級模塊的命名；在彈載控制器接口實驗和系統(tǒng)綜合實驗中，數(shù)據(jù)保存時，表頭為信號簡化的路徑名稱，軟件另外自動保存了同名的完整路徑名稱；

（7）配置“Parameters Setup”與模型變量關(guān)聯(lián)，以便上位機實時更改參數(shù)。請注意：參數(shù)名稱不能夠使用數(shù)字和關(guān)鍵字。Parameters Setup會在當前模型目錄下生成兩個文件“.sldd”和“…_gui.xml”請確保這兩個文件與模型存在于同一目錄下，否則模型編譯會出錯。