הנדסת מערכת ותכנון מערכות מורכבות
מהנייר לאוויר: פיתוח ובקרת רחפנים אוטונומיים מקצה לקצה
פיתוח ותיקוף בגישת Model-Based Design בסביבת MATLAB ו-Simulink,
משלב התכן הראשוני ועד לניסויי טיסה על גבי החומרה.
מציג:
עמית וינרב, מהנדס אפליקציה בכיר ויועץ טכנולוגי אסטרטגי, צוות CDA
התהליך ההנדסי:
המרת דרישות המשתמש והמערכת לדרישות בקרה מדידות, זיהוי ואנליזת דינמיקת הרחפן ותכן חוגי הבקרה והאלגוריתמיקה, תכן הגברים ומימושם, חקר ביצועים בסימולציה ובסביבה פוטוריאליסטית, ולבסוף בדיקות SIL ו-HIL באמצעות קידוד אוטומטי ישירות לבקר הטיסה.
המימוש בפועל:
תצוגה חיה של הרחפן, שינוי פרמטרים במודל בזמן אמת וצפייה בהשפעתם המיידית בסימולציה ועל הרחפן. במקביל מתבצע מעקב אחר נתוני טלמטריה הזורמים מהטייס האוטומטי אל המסך.
טכנולוגיות מפתח:
MATLAB & Simulink | Model-Based Design | PX4 Autopilot / HW |
Unreal Engine | Code Generation | HIL/SIL Testing
תיאור הדמו:
פיתוח רחפנים אוטונומיים למשימות מורכבות, כדוגמת נשיאת מטענים או שימוש בחיישנים ייחודיים, דורש גמישות שחורגת מכלים סטנדרטיים של טייסים אוטומטיים.
הדגמה זו מציגה תהליך פיתוח שלם בגישת Model-Based Design עבור רחפן. המשתתפים יראו כיצד ניתן לתכנן אלגוריתמיקה ובקרה, לאמת בסימולציות פוטוריאליסטיות ולקודד אוטומטית לחומרת תואמת PX4 לבדיקות SIL ו-HIL.
מרכיבי הדמו:
- זיהוי דינמיקת הפלטפורמה: הפקת מודל דינמי של הרחפן כבסיס לתכן חוגי הבקרה והאלגוריתמיקה ולסימולציה.
- תכנון וסימולציה מתקדמת: בניית חוגי הבקרה, האלגוריתמיקה והלוגיקה, ובחינתם המוקדמת בסימולציה המשלבת סביבה פוטוריאליסטית (Unreal Engine).
- יצירת קוד אוטומטית (Code Generation): הפקת קוד באופן אוטומטי ודטרמיניסטי של הבקרה והאלגוריתמיקה מ-Simulink ישירות על גבי הבקר האוטומטי.
- בדיקות אימות לחומרה (SIL/HIL): שילוב בקר הטיסה הפיזי, הנמצא בעמדה, במעגל הסימולציה כדי לבחון את התנהגות המערכת בתנאי אמת.
- ממשק שליטה וטלמטריה חי: שינוי פרמטרים במודל בזמן אמת, בחינת השפעתם על ההתנהגות הדינמית בסימולציה ובטייס האוטומטי, ומעקב אחר נתוני הטלמטריה המוזרמים אל המסך.
דגשים טכניים:
- גמישות מעבר לתכן הסטנדרטי: הרחבה של ארכיטקטורת הבקרה של PX4 מעבר לברירת המחדל.
- העלאת רמת אמינות האלגוריתמים בעזרת סביבה פוטוריאליסטית: שימוש במנוע Unreal Engine המאפשר לבחון את האלגוריתמים והבקרה מול חיישנים וירטואליים בסביבה בעלת חוקיות פיזיקלית ונראות מציאותית, הרבה לפני טיסת הניסוי הראשונה.
- ייעול שרשרת הפיתוח: שימוש באוטומציות והפקת קוד (Code Generation) ישירות מהמודל מייתר את הצורך בקידוד ידני של אלגוריתמיקה מורכבת. מהלך זה מפחית משמעותית שגיאות אנוש ומזרז את איטרציות הפיתוח בעת ביצוע תיקונים ושינויים, ובכך מאיץ את המעבר משלב התכנון לשלבי הבדיקות.