Gestwa, Höfinger, Lantzsch, Alvermann 10/10/2013. The Software Development Environment of the DLR Research Rotorcraft ACT/FHS
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- Karl Albrecht
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1 The Software Development Environment of the DLR Research Rotorcraft ACT/FHS M. Gestwa; M. Höfinger; R. Lantzsch; Dr. K. Alvermann Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.v. (DLR) Institut für Flugsystemtechnik Lilienthalplatz 7, Braunschweig (martin.gestwa marc.hoefinger robin.lantzsch DLR.de Folie 2 Vortragsgliederung 1. Der ACT/FHS und seine Systemarchitektur 2. Software Entwicklungsumgebung Architektur der Experiment-Software Software-Entwicklung mit dem ACT/FHS-Coder Entwicklungsprozess von Experiment-Software Konfigurationsmanagement der Experiment Software 3. Anwendungsbeispiele Engineering (GNC) 1
2 DLR.de Folie 3 Vortragsgliederung 1. Der ACT/FHS und seine Systemarchitektur 2. Software Entwicklungsumgebung Architektur der Experiment-Software Software-Entwicklung mit dem ACT/FHS-Coder Entwicklungsprozess von Experiment-Software Konfigurationsmanagement der Experiment Software 3. Anwendungsbeispiele DLR.de Folie 4 Active Control Technology/Flying Helicopter Simulator (ACT/FHS) Gemeinschaftliche Entwicklungs- und Beschaffungsprojekt o von Eurocopter Deutschland, Liebherr Aerospace-Lindenberg, o vom Bundesamt für Wehrtechnik und Beschaffung (jetzt BAAIN-Bw) o und vom DLR Engineering (GNC) 2
3 DLR.de Folie 5 Active Control Technology/Flying Helicopter Simulator (ACT/FHS) DLR.de Folie 6 Active Control Technology/Flying Helicopter Simulator (ACT/FHS) Alleinstellungsmerkmal des ACT/FHS: Kombination eines zugelassenen, vollautorisierten, quadruplex Fly-by- Wire/Fly-by-Light-Flugsteuerungssystems mit einem simplex Experimentalsystem Kernsystem erfüllt die zivilen Zulassungsbedingungen Experimentalsystem liefert ein hohes Maß an Flexibilität und hat den vollen Zugriff auf alle Steuerflächen Sicherheitskonzept basiert auf dem Sicherheitspilot: Jederzeit Übernahme der Kontrolle durch Zurückschalten oder Überdrücken Landung im Experimentalmode möglich Engineering (GNC) 3
4 COS on COS off EXP on SELECT EXP VP off eject VP SP EXP COS STATUS EXP SYN off on RUN SEC SELECT CONFIGURATION 2:NOT 1:VERY SO GOOD GOOD MODEL MODEL 3:KINDA 4:REALLY POOR BAD MODEL MODEL. 6:DON'T 5:HORRENDOUS TRY THIS MODEL ONE CURRENT CONFIG: 6 F1F2F3F4F5F6F7 nav exp cos disp tele BR A B C D E F G H MN I J K O L P ± 9 U QR VWZ S T RUN RUN SEC SELECT CONFIGURATION 1:VERY GOOD MODEL 2:NOT 4:REALLY SO BAD GOOD MODEL MODEL 5:HORRENDOUS MODEL 6:DON'T TRY THIS ONE CURRENT CONFIG: 6 nav F1F2F3F4F5F6F7 exp cos A BC D disp telebr E F G H I J K L MNO P QR S T 0 ± U VWZ. Gestwa, Höfinger, Lantzsch, Alvermann 10/10/2013 DLR.de Folie 7 Die Cockpitanordnung im ACT/FHS COS Bediengerät Control und Display Unit Instrument Panel Anzeige Experimentpilot Sicherheitspilot Experimentpilot Sicherheitspilot Pad Flugversuchs -ingenieur Schnittstellen Grafik Computer Power INS DMC FCC GP Pad Aktive Sidesticks Experimentpilot Anzeige FVI Control und Display Unit Inertial Navigation System Experiment Computer Data Mangement Computer Flugversuchsingenieur (FVI) Blau (Sicher): Basic EC 135 Rot (Flexibel): Experimental System DLR.de Folie 8 Struktur des ACT/FHS-Kern- und Experimentalsystems Engineering (GNC) 4
5 DLR.de Folie 9 Struktur des ACT/FHS-Kern- und Experimentalsystems DLR.de Folie 10 Struktur des ACT/FHS-Kern- und Experimentalsystems Engineering (GNC) 5
6 SYSTEM STATUS ON PRYC ON PRYC ON SP SEL SEL DIR EXP DIR EXP FCC FAULT TRIM FAULT A B C D P R Y C SYS FAULT PRYC PRYC PRYC PRYC A B C D IND TEST SYS TEST TEST ON OFF DIR ENBL SYSTEM STATUS ON PRYC ON PRYC ON SP SEL SEL DIR EXP DIR EXP FCC FAULT TRIM FAULT A B C D P R Y C SYS FAULT PRYC PRYC PRYC PRYC A B C D IND TEST SYS TEST TEST ON OFF DIR ENBL Gestwa, Höfinger, Lantzsch, Alvermann 10/10/2013 DLR.de Folie 11 ACT/FHS-Steuerung mit aktivem Experimentalsystem COS Bediengerät Sicherheitspilot Mechanische Verbindung Elektrische Verbindung Optische Verbindung LVDT Actuator Control Electronic Versuchspilot Experimentalsystem Flug- Steuerungs- Rechner P1 Servo Servo P2 R1 Valve 1 A B C D Valve 2 R2 Torque Motors LVDT DLR.de Folie 12 ACT/FHS-Steuerung mit aktivem Experimentalsystem COS Bediengerät Sicherheitspilot Mechanische Verbindung Elektrische Verbindung Optische Verbindung LVDT Actuator Control Electronic Versuchspilot Experimentalsystem Flug- Steuerungs- Rechner P1 Servo Servo P2 R1 Valve 1 A B C D Valve 2 R2 Torque Motors LVDT Engineering (GNC) 6
7 DLR.de Folie 13 Vortragsgliederung 1. Der ACT/FHS und seine Systemarchitektur 2. Software Entwicklungsumgebung Architektur der Experiment-Software Software-Entwicklung mit dem ACT/FHS-Coder Entwicklungsprozess von Experiment-Software Konfigurationsmanagement der Experiment Software 3. Anwendungsbeispiele DLR.de Folie 14 Architektur der Experiment-Software ARINC Model Basierte Regelung Aktive Sidestciks Bahnregelung Flight Planer Bahnplanung ACT/FHS-System-Software (C) Echtzeitbetriebssystem (VxWorks) Experiment Computer (EC) Ethernet CoALa (C++) Betriebssystem (Windows) Experiment Co-Computer (ECC) Harte Echtzeit Weiche Echtzeit Gelände- Datenbank Betriebssystem (Windows) ACT/FHS-Kernsystem (zugelassen) Sensor Co-Computer (SCC) Engineering (GNC) 7
8 u_tr_m_free ymeas ysys cmd I F S ATTAS IFS software / WVE debug rec yctrim_req sensors on/off lim on/off (plant module) Gestwa, Höfinger, Lantzsch, Alvermann 10/10/2013 DLR.de Folie 15 Software-Entwicklung mit dem ACT/FHS-Coder ACT/FHS Coder Compilieren Linken Experimentfunktion Experimentprogramm Booten Entwicklungswerkzeug z. B. Matlab / Simulink Generierter Quellcode System-SW Taskstruktur System-SW S-Function Manuell erstellter Quellcode Systemtest DLR.de Folie 16 Modifikation des ACT/FHS-Coders Anforderungen für die Integration von Experiment-Funktion in die System-Software: Alle Simulink-Blöcke müssen unterstützt werden Der generiete Quell-Code darf nicht auf ein spezielles Betriebssystem zu geschnitten sein, von verschiedenen Modellen muss nebenläufig ausführtbar sein und darf nur eine Model-Instanz beinhalten. Liefere Schrittweite Initialisierung Berechnung Direkt generierte Model Komponenten (z.b. Parameter) Terminierung vom Modelzustand abhängige RTW-Prozeduren (z.b. Integrationsverfahren) Kapselung in einer Bibliothek in der alle Elemente lokal sind vom Modelzustand unabhängige RTW-Prozeduren (z.b. Interpolationstabelle) RTW System Bibliothek Liefere Versionsnr. Engineering (GNC) 8
9 DLR.de Folie 17 Beispiel ACT/FHS-Coder GetVersionInfo (TLC) %<vcifcn> { } // should never be executed; ensure usage of SVN Ident Code if( NULL==puj_revision ){ printf("adress Error should be never displayed!: %s\n", &c_svnident_code[0] ); } // DLR Version Control Information out of the Matlab-Workspace: // - Revision : %<vci_revision> // - Interface : %<vci_interface> // - Modul : %<vci_modul> // - Timestamp : %<vci_timestamp> // - Ident : %<vci_ident> *puj_revision = ( (unsigned long) (%<vci_revision>+0.5 ) ); *puj_interface = ( (unsigned long) (%<vci_interface>+0.5) ); *puj_modul = ( (unsigned long) (%<vci_modul>+0.5 ) ); *pd_timestamp = ( (double) (%<vci_timestamp> ) ); DLR.de Folie 18 Beispiel ACT/FHS-Coder GetVersionInfo (TLC) %if DLR_VCI == 1 %assign vciarg1 = "( unsigned long *puj_revision, unsigned long *puj_interface, %assign vciarg2 = " unsigned long *puj_modul, double *pd_timestamp ) %assign vcifcn = "void %<mdl_name>_getversioninfo%<vciarg1>%<vciarg2> %% %% Befehlssyntax: %% %assign <TCL-Variable> = FEVAL("evalin","base","<MATLAB-Workspace-Variable>") %% <TCL-Variable> : Dieser TLC-Variablen wird der Wert der MATLAB-Variablen %% im Workspace zugewiesen %% %assign vci_revision = FEVAL("evalin","base","Version.revision") %assign vci_interface = FEVAL("evalin","base","Version.interface") %assign vci_modul = FEVAL("evalin","base","Version.modul") %assign vci_timestamp = FEVAL("evalin","base","Version.timestamp") %assign vci_ident = FEVAL("evalin","base","Version.ident") %endif Engineering (GNC) 9
10 DLR.de Folie 19 Beispiel ACT/FHS-Coder GetVersionInfo (C-Code) void fhs_fcs_getversioninfo( { } unsigned long *puj_revision, unsigned long *puj_interface, unsigned long *puj_modul, double *pd_timestamp ) // should never be executed; ensure usage of SVN Ident Code if( NULL==puj_revision ){ printf("adress Error should be never displayed!: %s\n", &c_svnident_code[0] ); } // DLR Version Control Information out of the Matlab-Workspace: // - Revision : // - Interface : 33.0 // - Modul : 0.0 // - Timestamp : E+7 // - Ident : Rev3090_ _1847_halas_ _0911_mycopter_ _0811 *puj_revision = ( (unsigned long) ( ) ); *puj_interface = ( (unsigned long) ( ) ); *puj_modul = ( (unsigned long) ( ) ); *pd_timestamp = ( (double) ( E+7 ) ); DLR.de Folie 20 Entwicklungsprozess von Experiment-Software Engineering (GNC) 10
11 DLR.de Folie 21 Konfigurationsmanagement der Experiment Software Matlab/ Simulink Texteditor/ Codeblocks Check In/Out Check In/Out Experiment- Software SVN-Repository (TortoiseSVN) Check Out Quellcodedateien [*.h] [*.c] [*.mdl] ACT/FHS-Coder Experiment -Programm Generiete Dateien [*.c] [*.h] Linker Experiment -Funktion Compiler/Linker DLR.de Folie 22 Konfigurationsmanagement der Experiment Software Matlab/ Simulink Texteditor/ Codeblocks Check In/Out Check In/Out Experiment- Software SVN-Repository (TortoiseSVN) Experiment -Programm FtCodemake Linker Experiment -Funktion Engineering (GNC) 11
12 DLR.de Folie 23 Vortragsgliederung 1. Der ACT/FHS und seine Systemarchitektur 2. Software Entwicklungsumgebung Architektur der Experiment-Software Software-Entwicklung mit dem ACT/FHS-Coder Entwicklungsprozess von Experiment-Software Konfigurationsmanagement der Experiment Software 3. Anwendungsbeispiele DLR.de Folie 24 Vortragsgliederung 1. Der ACT/FHS und seine Systemarchitektur 2. Software Entwicklungsumgebung Architektur der Experiment-Software Software-Entwicklung mit dem ACT/FHS-Coder Entwicklungsprozess von Experiment-Software Konfigurationsmanagement der Experiment Software 3. Anwendungsbeispiele Engineering (GNC) 12
13 DLR.de Folie 25 Model-Basierte Regelung Ziel: Hubschrauber stark gekoppeltes System Entkopplung des Hubschrauberdynamik Pilot Steuer Kom. gefordertes Helicopterverhalten Model Basierte Regelung Steuersignale für das geforderte Verhalten Aktuale Helikopter Dynamik Helikopter Reaktion Kommandomodell Stabilisierter Hubschrauber FHS DLR.de Folie 26 HALAS Hubschrauber AußenLast Assistenz-System Projektziel: Automatischen Pendeldämpfung und Positionierung von Außenlasten an einer Außenwinde mit variabler Seillänge Pilot Resultierende Gesamtsteuersignale Steuerkommandos Bewegung der Last Automatic Flight Control System mit HALAS Control System Aktuale Helikopter Dynamik FHS Systemaufbau HALAS Adapter-Konstruktion Engineering (GNC) 13
14 DLR.de Folie 27 Beispielanwendungen DLR.de Folie 28 Danke für Ihre Aufmerksamkeit und Frage? Engineering (GNC) 14
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