Model-Based Design per la progettazione di servomeccanismi per radar avionici. MBDA IT Proprieties

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1 Model-Based Design per la progettazione di servomeccanismi per radar avionici MATLAB EXPO 2014 Company: MBDA ITALIA Speaker: Domenico Borzacchiello 4-Nov-2014

2 Presentazione MBDA Presentazione MBDA Model Based Design per il controllo di assetto di un Radar Avionico Costruzione del modello (da CAD ProE a SimMechanic) Introduzione delle non idealità Validazione del modello con misure su scenari riproducibili in laboratorio Simulazione di scenari previsti a requisito Analisi dei risultati e Conclusioni Domande

3 Struttura del gruppo MBDA 37.5% 37.5% 25% / / SSA* 100% 100% 100% 100% MBDA DEUTSCHLAND MBDA FRANCE MBDA UK MBDA ITALIA 100% 100% MBDA SPAIN Accordo legale con il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti per operare nel rispetto di un Accordo di Sicurezza Speciale (SSA, Special Security Agreement) e per mantenere il nulla osta di sicurezza per la realizzazione di business in modo classificato negli Stati Uniti MBDA USA

4 Presentazione MBDA Creata nel 2001, MBDA è uno dei principali protagonisti mondiali nel mercato dei sistemi missilistici MBDA leader europeo nei sistemi missilistici, è il primo gruppo di difesa europea completamente integrato ad avere un unico management e una sola struttura operativa MBDA è prime contractor per la fornitura di alcuni tra i sistemi missilistici più avanzati al mondo MBDA è presente in UK (4 siti), Francia (3 siti ), Germania (4 siti) e Italia (3 siti)

5 Approccio al Design I radar avionici devono garantire le prestazioni richieste in condizioni ambientali di funzionamento particolarmente gravose. Compito del progettista è di selezionare l architettura più idonea a garantirle in tutti gli scenari di impiego. Durante le prime fasi di sviluppo, frequenti riallocazioni di prestazioni e ridefinizioni di margini producono numerose iterazioni progettuali generando, non di rado, significative lievitazioni dei costi preventivati. In questo scenario l utilizzo del Model Based Design in ambiente Simulink può consentire in tempi congrui una pronta valutazione delle conseguenze delle scelte progettuali in analisi; mantenere le prestazioni economiche preventivate dello sviluppo in corso.

6 Controllo di assetto di un radar avionico Si realizza un dimostratore (breadboard) utile per identificare e confermare i Ricerca Requisito parametri cinematici non derivabili Data dal la modello specifica CAD tecnica e indispensabili e i vincoli dimensionali si sviluppa DESIGN in ProE un modello CAD; a validare Importato il modello in Simuilnk meccatronico. il modello consente in tempi rapidi un design preliminare Dimostratore Modello Fisico Ideale Introduzione non Idealità Misure Tuning Modello Meccatronico Simulazione scenari richiesti L attenzione è posta sul requisito principali dell oggetto da sviluppare: capacità di mantenere la direzione di tracking in presenza di disturbi cinematici indotti dal volo. Verifica Requisiti

7 Modello Meccatronico: (Import da ProEng a SimMechanics) Realizzazione del modello CAD con i vincoli cinematici utili all import in ambiente SimMechanic; Il modello è non lineare, ideale (in quanto privo delle coppie parassite, delle saturazioni e del backlash) e dunque richiede un ulteriore lavoro di affinamento. Il primo vantaggio sostanziale consiste nell aver ridotto a giorni un attività che prima richiedeva mesi e nel poterla ripetere al variare dei requisiti con un impatto accettabile sui tempi

8 Modello Meccatronico: Elementi di trasduzione e Saturazioni

9 Modello Meccatronico: Coppie parassite, backlash e stifness Coppie di disturbo riconducibili ai cavi, cuscinetti, etc

10 Modello Meccatronico: sistema di trasmissione asse esterno

11 Modello Meccatronico Completo Il modello meccatronico è ora completo, restano da identificare i parametri associati ai modelli rappresentativi dei fenomeni non ideali L identificazione dei parametri è ottenuta confrontando gli output, di due tipi di scenari riprodotti in simulazione, con i loro rispettivi risultati forniti dal dimostratore.

12 Modello Meccatronico: Misure nel Tempo (Identificazione Parametri delle coppie parassite) Da misure sul dimostratore, effettuate nel dominio del tempo, si identificano le coppie parassite. Tra le simulazioni prese in esame, differenti per i valori assegnati ai parametri da Il test utilizza una Tilt Table che stimola il radar avionico privo di controllo. identificare, è scelta quella con lo stesso output ottenuto dal test su dimostratore. Pe poter eseguire il confronto tra gli output delle simulazioni e il test su dimostratore occorre modellare anche il test equipment Test Equipment Nota la simulazione sono quindi identificati i parametri incogniti del modello che descrive le coppie parassite.

13 H(f) [db] Modello Meccatronico: Misure in Frequenza (Identificazione Parametri Backlash/Stifness ) I rimanenti parametri incogniti del modello sono individuati dalla caratterizzazione in frequenza del dimostratore alle diverse angolazioni di tracking f [Hz] Anche in questo caso si eseguono diverse simulazioni, variando i parametri incogniti, e ricercando il set che meglio approssima le curve di misura. A differenza del test precedente, in questo caso si ricorre all utilizzo del Frequency Responcy Estimation

14 Performance Tracking vs disturbi indotti dal volo Al modello meccatronico così validato si è aggiunto il modello di giroscopio prima e poi, con il Control System Designer, il loop di velocità richiesto dalla specifica tecnica. Si sono quindi simulati diversi scenari di tracking con frequenze e ampiezze di stimolo, richieste da requisito, e non riproducibili in laboratorio con la Tilt Table disponibile.

15 Conclusioni Dalle simulazioni si è dimostrata la robustezza del design, in particolare il corretto dimensionamento della massima coppia motore. È utile sottolineare che tutto ciò è stato fatto senza dover effettuare un flow down dei requisiti dal sistema al sottoassieme radar avionico.

16 Domande Grazie per l attenzione