Пользовательская переменная масса 6DOF (кватернион)

Реализуйте представление кватерниона шести уравнений степеней свободы движения пользовательской переменной массы относительно осей тела

Библиотека

Уравнения Motion/6DOF

Описание

Для описания системы координат и переводной динамики, см. описание блока для блока Custom Variable Mass 6DOF (Euler Angles).

Интегрирование скорости изменения вектора кватерниона приведено ниже. Усиление K управляет нормой вектора состояния кватерниона к 1,0, должно ε становиться ненулевым. Необходимо выбрать значение этого усиления с осторожностью, потому что большое значение улучшает уровень затухания ошибки в норме, но также и замедляет симуляцию, потому что введены быстрые движущие силы. Ошибка в значении в одном элементе вектора кватерниона распространена одинаково среди всех элементов, потенциально увеличив ошибку в векторе состояния.

[q˙0q˙1q˙2q˙3]=12[0pqrp0rqqr0prqp0][q0q1q2q3]+Kε[q0q1q2q3]ε=1(q02+q12+q22+q32).

Параметры

Основной

Units

Задает модули ввода и вывода:

Модули

Силы

Момент

Ускорение

Скорость

Положение

Масса

Инерция

Metric (MKS)

Ньютон

Ньютон-метр

Метры в секунду придали квадратную форму

Метры в секунду

Метры

Килограмм

Килограммометр придал квадратную форму

English (Velocity in ft/s)

Фунт

Фунт ноги

Ноги в секунду придали квадратную форму

Ноги в секунду

Футы

Краткий заголовок

Отложите нога придала квадратную форму

English (Velocity in kts)

Фунт

Фунт ноги

Ноги в секунду придали квадратную форму

Узлы

Футы

Краткий заголовок

Отложите нога придала квадратную форму

Mass Type

Выберите тип массы, чтобы использовать:

Fixed

Масса является постоянной в течение симуляции.

Simple Variable

Масса и инерция отличаются линейно как функция массового уровня.

Custom Variable

Масса и изменения инерции настраиваемы.

Выбор Custom Variable соответствует ранее описанным уравнениям движения.

Representation

Выберите представление использованию:

Euler Angles

Используйте Углы Эйлера в рамках уравнений движения.

Quaternion

Используйте кватернионы в рамках уравнений движения.

Выбор Quaternion соответствует ранее описанным уравнениям движения.

Initial position in inertial axes

Трехэлементный вектор для начального местоположения тела в плоском Наземном кадре ссылки.

Initial velocity in body axes

Трехэлементный вектор для начальной скорости в зафиксированном телом координатном кадре.

Initial Euler rotation

Трехэлементный вектор для начальных Эйлеровых углов поворота [список, подача, отклонение от курса], в радианах.

Initial body rotation rates

Трехэлементный вектор для начальной буквы зафиксированные телом угловые уровни, в радианах в секунду.

Gain for quaternion normalization

Усиление, чтобы поддержать норму вектора кватерниона равняется 1,0.

Include mass flow relative velocity

Установите этот флажок, чтобы добавить массовый скоростной порт родственника потока. Это - относительная скорость, в которой масса аккумулируется или удаляется.

Include inertial acceleration

Установите этот флажок, чтобы включить дополнительный выходной порт для ускорений в зафиксированных телом осях относительно инерционного кадра. Вы обычно соединяете этот сигнал с акселерометром.

Атрибуты состояния

Присвойте уникальное имя каждому состоянию. Можно использовать имена состояния вместо путей к блоку во время линеаризации.

  • Чтобы присвоить имя к одному состоянию, введите уникальное имя между кавычками, например, 'velocity'.

  • Чтобы присвоить имена к нескольким состояниям, введите разграниченный запятой список, окруженный фигурными скобками, например, {'a', 'b', 'c'}. Каждое имя должно быть уникальным.

  • Если параметр пуст (' '), никакое присвоение имени не происходит.

  • Имена состояния применяются только к выбранному блоку с параметром имени.

  • Количество состояний должно разделиться равномерно среди количества имен состояния.

  • Можно задать меньше имен, чем состояния, но вы не можете задать больше имен, чем состояния.

    Например, можно задать два имени в системе с четырьмя состояниями. Имя применяется к первым двум состояниям и второму имени к последним двум состояниям.

  • Чтобы присвоить имена состояния с переменной в рабочей области MATLAB®, введите переменную без кавычек. Переменная может быть вектором символов, массивом ячеек или структурой.

Position: e.g., {'Xe', 'Ye', 'Ze'}

Задайте имена состояния положения.

Значением по умолчанию является ''.

Velocity: e.g., {'U', 'v', 'w'}

Задайте скоростные имена состояния.

Значением по умолчанию является ''.

Quaternion vector: e.g., {'qr', 'qi', 'qj', 'qk'}

Задайте имена состояния вектора кватерниона. Этот параметр появляется, если параметр Representation устанавливается на Quaternion.

Значением по умолчанию является ''.

Body rotation rates: e.g., {'p', 'q', 'r'}

Задайте имена состояния уровня вращения тела.

Значением по умолчанию является ''.

Вводы и выводы

Входной параметрТип размерностиОписание
СначалаВекторСодержит эти три приложенных силы.
ВторойВекторСодержит три прикладных момента.
Треть (Необязательно)ВекторСодержит одну или несколько скоростей изменения массы (положительный, если аккумулируется, отрицательный, если удалено).
ЧетвертыйСкалярСодержит массу.
Пятый3х3 матрицаСодержит скорость изменения матрицы тензора инерции.
Шестой3х3 матрицаСодержит матрицу тензора инерции.

Седьмой (Необязательно)

Трехэлементный векторСодержит одну или несколько относительных скоростей, в которых масса аккумулируется к или удаляется от тела в зафиксированных телом осях.
Вывод Тип размерностиОписание
СначалаТрехэлементный векторСодержит скорость в плоском Наземном кадре ссылки.
ВторойТрехэлементный векторСодержит положение в плоском Наземном кадре ссылки.
ТретьТрехэлементный векторСодержит Эйлеровы углы поворота [список, подача, отклонение от курса], в радианах.
Четвертый3х3 матрицаСодержит координатное преобразование от плоских Наземных осей до зафиксированных телом осей.
ПятыйТрехэлементный векторСодержит скорость в зафиксированном телом кадре.
ШестойТрехэлементный векторСодержит угловые уровни в зафиксированных телом осях, в радианах в секунду.
СедьмойТрехэлементный векторСодержит угловые ускорения в зафиксированных телом осях, в радианах в секунду придал квадратную форму.
ВосьмойТрехэлементный векторСодержит ускорения в зафиксированных телом осях относительно каркаса кузова.
Девятый (Необязательно)Трехэлементный векторСодержит ускорения в зафиксированных телом осях относительно инерционного кадра (плоская Земля). Вы обычно соединяете этот сигнал с акселерометром.

Предположения и ограничения

Блок принимает, что приложенные силы действуют в центре тяжести тела.

Ссылка

Стивенс, Брайан, и Франк Льюис, управление самолетом и Simulation, Second Edition, John Wiley & Sons, 2003.

Zipfel, Питер Х., моделирование и симуляция космической динамики аппарата. Второй выпуск, образовательный ряд AIAA, 2007.

Представленный в R2006a

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте