Модель и симулирует CubeSats

Чтобы создать модели, используйте блоки CubeSat Vehicle, шаблон модели и проект. Исследуйте относящийся к космическому кораблю пример, моделируя несколько космических аппаратов. Блок CubeSat Vehicle распространяет один спутник за один раз. Чтобы распространить несколько спутников одновременно, используйте блок Orbit Propagator. Чтобы вычислить самое короткое вращение кватерниона, используйте блок Attitude Profile.

Чтобы помочь вам начать моделировать и симулировать космический аппарат, Aerospace Blockset™ предоставляет проект и модель на Simulink^® Начальная страница.

CubeSat project and model on Simulink Start Page.

Шаблон CubeSat Vehicle Model — шаблон модели (CubeSat Simulation Project) это иллюстрирует, как распространить и визуализировать траектории CubeSat с помощью блока CubeSat Vehicle. Блок Spherical Harmonic Gravity Model используется в качестве гравитационного потенциального источника для распространения орбиты. Предварительно сконфигурированный набор режимов обращения в блоке CubeSat Vehicle управляет отношением.
Проект Симуляции CubeSat — готово симулируемый проект (CubeSat Simulation Project) это иллюстрирует, как создать подробную разработку системы CubeSat в Simulink путем добавления в подробных компонентах транспортного средства к основе, которой служат.

Шаблон модели транспортного средства CubeSat

Модель шаблона является готово симулируемым примером, который содержит блок CubeSat Vehicle с визуализацией с помощью Simulink 3D Animation™.

Запустите шаблон CubeSat Vehicle Model.
Нажмите Create Model.
Блок CubeSat Vehicle моделирует простое транспортное средство CubeSat, которое можно использовать как есть с блоком CubeSat Vehicle, сконфигурированным, чтобы использовать начальное орбитальное состояние в виде набора Кеплеровских орбитальных элементов.
Модель использует блок Spherical Harmonic Gravity Model, чтобы предоставить силу тяжести транспортного средства CubeSat.
Чтобы ознакомить себя с CubeSats, экспериментируйте с настройками блока CubeSat Vehicle.
- На вкладке CubeSat Orbit блока можно опционально использовать параметр Input method, чтобы изменить начальное орбитальное состояние в виде набора:
  - Положение и векторы состояния скорости в сосредоточенных Землей инерционных осях
  - Положение и векторы состояния скорости в сосредоточенных Землей зафиксированных Землей осях
  - Широта, долгота, высота и скорость тела относительно ECEF, описанного в системе координат NED
- На вкладке CubeSat Attitude можно задать векторы выравнивания и ограничения, чтобы задать управление ориентацией CubeSat.
  - Транспортное средство CubeSat сначала выравнивает первичный вектор выравнивания с первичным ограничительным вектором. Транспортное средство CubeSat затем пытается выровнять вторичный вектор выравнивания со вторичным ограничительным вектором максимально тесно, не влияя на первичное выравнивание.
  - Вкладка CubeSat Altitude также позволяет вам выбрать между предварительно сконфигурированной Землей (Низшая точка) Наземное Обращение (значение по умолчанию) и Sun, Отслеживающим режимы управления ориентацией.
- На вкладке Earth Orientation Parameters можно направить блок, чтобы включать наземные параметры ориентации высшего порядка в преобразования между ECI и системами координат ECEF.
Запустите и симулируйте модель.
Чтобы просмотреть выходные сигналы CubeSat, дважды кликните подсистему Осциллографов и откройте несколько осциллографов.
Если у вас есть допустимая лицензия Simulink 3D Animation, можно также визуализировать орбиту в окне CubeSat Orbit Animation.
Сохраните копию модели распространения орбиты. Можно использовать эту модель для аналитического live скрипта миссии.

Блок CubeSat Vehicle шаблона CubeSat Vehicle Model использует простую предварительно сконфигурированную орбиту и режимы управления ориентацией. Чтобы смоделировать и симулировать транспортные средства CubeSat с помощью собственных подробных компонентов, рассмотрите Проект Симуляции CubeSat от начальной страницы Simulink. Для получения дополнительной информации см. Проект Симуляции CubeSat

Проект симуляции CubeSat

Модель является готово симулируемым примером с визуализацией с помощью Simulink 3D Animation. Этот пример использует Подсистему модели Транспортного средства вместо блока CubeSat Vehicle. Для более простой модели, которая иллюстрирует использование блока CubeSat Vehicle, смотрите Шаблон Модели Транспортного средства CubeSat.

Запустите проект симуляции CubeSat.
Нажмите Create Project и следуйте инструкциям.
Подсистема модели Транспортного средства моделирует транспортное средство CubeSat, которое можно использовать как есть.
Чтобы создать ваши собственные более сложные спутниковые модели, экспериментируйте со средой Модели Транспортного средства, Например, можно заменить совершенную модель ускорителя, включенную по умолчанию в подсистему привода с собственным более реалистическим ускорителем или моделью колеса реакции.
Чтобы изменить траекторию орбиты и отношение CubeSat, в разделе Mission Configuration, дважды кликают блок Edit Initial Orbit and Attitude. Эти параметры имеют то же намерение как соответствующие параметры как блок CubeSat Vehicle.
Запустите и симулируйте модель.
Чтобы просмотреть выходные сигналы CubeSat, дважды кликните подсистему Осциллографов и откройте несколько осциллографов.
Если у вас есть лицензия на Simulink 3D Animation, можно также визуализировать орбиту в окне анимации. Дважды кликните подсистему Визуализации и нажмите кнопку Open Simulink 3D Animation window.
Окно CubeSat Orbit Animation открывается.

Служебные функции

Aerospace Toolbox обеспечивает служебные функции для координатных преобразований. Можно использовать эти функции, чтобы пойти между различными начальными режимами условия блока CubeSat Vehicle.

Действие	Функция
Вычислите радиус-векторы и векторы скорости в сосредоточенном Землей инерционном среднем равноденствии среднего экватора	`ecef2eci`
Вычислите положение, скорость и ускоряющие векторы в системе координат Сосредоточенного землей зафиксированного землей (ECEF)	`eci2ecef`
Вычислите Гринвичское среднее значение и очевидные сидерические времена	`siderealTime`
Вычислите Кеплеровские элементы орбиты с помощью геоцентрического экваториального положения и векторов скорости	`ijk2keplerian`
Вычислите радиус-векторы и векторы скорости в геоцентрической экваториальной системе координат с помощью Кеплеровских элементов орбиты	`keplerian2ijk`

Ссылки

[1] Vallado, D. A. Основные принципы астродинамики и приложений. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1997.

Документация