Simulación matemática
También conocida como simulación por computadora, consiste en implementar un modelo matemático que describe el proceso físico de un sistema en una computadora y realizar investigaciones y experimentos cuantitativos sobre el sistema. en este modelo. Este método de simulación se utiliza a menudo en la etapa de diseño del sistema y en algunas situaciones donde la simulación física no es adecuada (incluidos ciertos modos de falla). Se caracteriza por una buena repetibilidad, alta precisión, gran flexibilidad, fácil uso, bajo costo y puede ser en tiempo real o no real. La fidelidad y precisión de la simulación matemática dependen de la precisión de la computadora de simulación y de la corrección y exactitud del modelo matemático. Las simulaciones matemáticas pueden utilizar computadoras analógicas, computadoras digitales y computadoras híbridas digital-analógicas.
Simulación semifísica
Simulación que utiliza parte del modelo físico y parte del modelo matemático. El modelo físico utiliza los objetos físicos del sistema de control y el proceso dinámico del sistema mismo utiliza modelos matemáticos. Los sistemas de simulación semifísicos suelen consistir en una computadora de simulación que cumple con los requisitos en tiempo real, un simulador de movimiento (generalmente una plataforma giratoria mecánica de tres ejes), un simulador de objetivos, una consola y algunos objetos físicos. La electrónica del sistema de control y los sensores se encuentran en la plataforma giratoria. La simulación semifísica tiene alta fidelidad, por lo que a menudo se utiliza para verificar la exactitud y viabilidad de las soluciones de sistemas de control, simular modos de falla y realizar pruebas de aceptación dinámica de circuito cerrado en sistemas de control en cada etapa de desarrollo. Además, el uso de simuladores aeroespaciales para entrenar astronautas y simuladores de vuelo para entrenar pilotos también son simulaciones semifísicas, centrándose estas últimas más en la simulación visual y las relaciones hombre-máquina. El uso de computadoras de simulación para implementar modelos de sistemas y pruebas de circuito cerrado utilizando computadoras de naves espaciales o circuitos electrónicos de sistemas de control como objetos físicos también pueden considerarse simulaciones semifísicas. Esta simulación se centra en probar la exactitud del software de la computadora de control o estudiar ciertas funciones. en el método de control y los parámetros. La fidelidad de una simulación semifísica depende del número de piezas físicas conectadas, la velocidad, la precisión y las capacidades de la computadora de simulación, y el rendimiento de la plataforma giratoria y de cada simulador de objetivo. Por lo general, los requisitos para un plato giratorio mecánico de tres ejes son alta precisión, amplio rango de rotación, respuesta dinámica rápida y disposición del marco que no obstaculice el campo de visión del sensor óptico. La tecnología de simulación semifísica es el foco del desarrollo de la tecnología de simulación de sistemas de control moderna.
Simulación física completa
La simulación que utiliza todos los modelos físicos también se denomina simulación física. Por ejemplo, el proceso dinámico de la nave espacial se reemplaza por el movimiento de la plataforma portadora de aire (de un solo eje o de tres ejes), y el sistema de control utiliza objetos reales. Debido a que el objeto real se coloca en una plataforma flotante en el aire, este método es muy adecuado para estudiar el acoplamiento de tres ejes de un sistema de control de actitud de una nave espacial con un dispositivo de almacenamiento de momento angular, así como para estudiar la relación dinámica entre el sistema de control y Otros subsistemas en mecánica. Al realizar una simulación física completa del sistema de control de actitud de la nave espacial, los objetos físicos instalados en la plataforma portadora de aire deben incluir sensores de actitud (ver sensores de actitud de la nave espacial), actuadores controladores (ver actuadores de control de actitud de la nave espacial) y telemetría. Dispositivos de control remoto y subsistemas relacionados. . El simulador de objetivo, el simulador de entorno y la consola operativa están ubicados en el suelo. El movimiento de la nave espacial en el espacio es simulado por la plataforma portadora de aire, por lo que la fidelidad y precisión de la simulación física completa dependen principalmente del rendimiento de la plataforma portadora de aire. Los requisitos para el cojinete de aire son que el momento de fricción y el momento de corriente parásita del cojinete de aire sean pequeños, la capacidad de carga vertical y la rigidez lateral sean grandes y el equilibrio dinámico y estático del cojinete de aire sea bueno. La tecnología de simulación física completa es compleja y generalmente se utiliza sólo cuando es necesario.