MathWorks近日宣布，BAE Systems 已使用基于模型的設(shè)計(jì)為英國皇家海軍的 45 型驅(qū)逐艦開發(fā)新的艦上訓(xùn)練器 (OBT)，以便讓艦員在入役前能夠在復(fù)雜的戰(zhàn)艦上接受更加有效的訓(xùn)練。新的艦上訓(xùn)練系統(tǒng)使艦員能夠在各種故障和受損情況下實(shí)時(shí)控制、重新配置和恢復(fù)戰(zhàn)艦的推進(jìn)系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。

OBT 可通過總計(jì)大約 4,000 個(gè)輸入和輸出來仿真 16 個(gè)相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)來創(chuàng)建逼真的艦員訓(xùn)練環(huán)境。它還可以對因泄漏產(chǎn)生的壓力下降以及由此造成的艙室浸水等故障進(jìn)行建模，確保受訓(xùn)人員在入役前做好應(yīng)對實(shí)際條件下所有可能情況的準(zhǔn)備。BAE Systems 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)使用 Simulink 和 MATLAB 來簡化 OBT 物理模型的創(chuàng)建。

開發(fā)和驗(yàn)證物理模型后，創(chuàng)建實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)并將其與戰(zhàn)艦的艦上控制系統(tǒng)集成。BAE Systems 的工程師自動(dòng)生成了 90,000 多行用于 OBT 的 C 代碼。借助更為高效的 C 代碼，所產(chǎn)生的實(shí)時(shí)仿真過程僅使用了 2% 的中央處理器 (CPU) 時(shí)間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)控制在 20% 的使用率指標(biāo)之內(nèi)，為計(jì)算機(jī)處理器留出了能力來處理同時(shí)進(jìn)行的其他任務(wù)。從總體來看，仿真工具的開發(fā)時(shí)間相對于此類的典型項(xiàng)目縮短了一半。

BAE Systems Maritime 海軍戰(zhàn)艦部門首席工程師 Peter Worthington 說：“若沒有 MathWorks 工具，我們當(dāng)時(shí)根本無法借助我們擁有的有限資源完成訓(xùn)練器的開發(fā)。如果使用傳統(tǒng)技術(shù)，OBT 項(xiàng)目將需要兩到四倍的額外工作量才能成功完成。但是，借助基于模型的設(shè)計(jì)，我們得以簡化設(shè)計(jì)流程，最終只需三位工程師參與，便完成了戰(zhàn)艦的物理系統(tǒng)建模和仿真并生成訓(xùn)練系統(tǒng)的產(chǎn)品級 C 代碼。”

由于 OBT 中的 MATLAB 和 Simulink 模型是在其仿真的系統(tǒng)全部設(shè)計(jì)好之前創(chuàng)建的，因此 OBT 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠在初期發(fā)現(xiàn)與系統(tǒng)交互相關(guān)的問題并將其傳達(dá)給 45 型戰(zhàn)艦項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的其他成員。這項(xiàng)能力確保了能夠在早期階段發(fā)現(xiàn)并解決重大設(shè)計(jì)問題，從而避免在設(shè)計(jì)過程后期發(fā)現(xiàn)問題時(shí)需要進(jìn)行的返工。

MathWorks 航空航天與國防業(yè)市場營銷經(jīng)理 Jon Friedman 說：“隨著各大公司意識(shí)到基于模型的設(shè)計(jì)在改進(jìn)其設(shè)計(jì)工作方面的作用，這種方法將在全球范圍內(nèi)繼續(xù)保持商業(yè)和國防工業(yè)領(lǐng)域首選工程方法的地位。BAE Systems 的工作進(jìn)一步詮釋了基于模型的設(shè)計(jì)在改善復(fù)雜項(xiàng)目的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間的溝通以及在設(shè)計(jì)過程早期發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)計(jì)問題方面的強(qiáng)大能力。”

有關(guān) BAE Systems 在艦上訓(xùn)練仿真器的開發(fā)過程中使用基于模型的設(shè)計(jì)的詳細(xì)信息，請閱讀此用戶案例。

英國皇家海軍戰(zhàn)艦 Daring 號進(jìn)行海試