Масса простой переменной 6DOF ветер (кватернион)

Реализуйте представление кватерниона шести уравнений степеней свободы движения массы простой переменной относительно осей ветра

Библиотека

Уравнения Motion/6DOF

Описание

Блок Simple Variable Mass 6DOF Wind (Quaternion) рассматривает вращение зафиксированного ветром координатного кадра (Xw, Yw, Zw) о плоском Наземном кадре ссылки (Xe, Ye, Ze). Источник зафиксированного ветром координатного кадра является центром тяжести тела, и тело принято, чтобы быть твердым, предположение, которое избавляет от необходимости рассматривать силы, действующие между отдельными элементами массы. Плоский Наземный кадр ссылки рассматривается инерционным, превосходное приближение, которое позволяет силам из-за движения Земли относительно “фиксированных звезд” быть пропущенными.

Переводное движение зафиксированного ветром координатного кадра приведено ниже, где приложенные силы [финансовый год Fx Fz] T находятся в зафиксированном ветром кадре. Vre w является относительной скоростью в осях ветра в который массовый поток (m˙) извлекается или добавляется к телу.

F¯w=[FxFyFz]=m(V¯˙w+ω¯w×V¯w)+m˙V¯rewV¯w=[V00],ω¯w=[pwqwrw]=DMCwb[pbβ˙sinαqbα˙rb+β˙потому чтоα],w¯b[pbqbrb]

Вращательные движущие силы зафиксированного телом кадра приведены ниже, где прикладные моменты [L M N] T, и тензор инерции, I относительно источника O. Тензор инерции I намного легче задать в зафиксированном телом кадре.

M¯b=[LMN]=Iω¯˙b+ω¯b×(Iω¯b)+I˙ω¯bI=[IxxIxyIxzIyxIyyIyzIzxIzyIzz]

Тензор инерции определяется с помощью поиска по таблице, который линейно интерполирует между Ifull и Iempty на основе массы (m). В то время как скорость изменения тензора инерции оценивается следующим уравнением.

I˙=IfullIemptymfullmemptym˙

Интегрирование скорости изменения вектора кватерниона приведено ниже.

[q˙0q˙1q˙2q˙3]=1/2[0pqrp0rqqr0prqp0][q0q1q2q3]

Параметры

Основной

Units

Задает модули ввода и вывода:

МодулиСилыМоментУскорениеСкоростьПоложениеМассаИнерция
Metric (MKS)НьютонНьютон-метрМетры в секунду придали квадратную формуМетры в секундуМетрыКилограммКилограммометр придал квадратную форму
English (Velocity in ft/s)ФунтФунт ногиНоги в секунду придали квадратную формуНоги в секундуФутыКраткий заголовокОтложите нога придала квадратную форму
English (Velocity in kts)ФунтФунт ногиНоги в секунду придали квадратную формуУзлыФутыКраткий заголовокОтложите 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 Simple Variable соответствует ранее описанным уравнениям движения.

Representation

Выберите представление использованию:

Wind Angles

Используйте углы ветра 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 airspeed, sideslip angle, and angle of attack

Трехэлементный вектор, содержащий начальную скорость полета, начальный угол заноса и начальный угол нападения.

Initial wind orientation

Трехэлементный вектор, содержащий начальные углы ветра [банк, курс полета, и направляющийся], в радианах.

Initial body rotation rates

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

Initial mass

Начальная масса твердого тела.

Inertia in body axis

Скалярное значение для инерции тела.

Empty mass

Скалярное значение для пустой массы тела.

Full mass

Скалярное значение для полной массы тела.

Empty inertia matrix

3х3 матрица тензора инерции для пустой инерции тела, в зафиксированных телом осях.

Full inertia matrix

3х3 матрица тензора инерции для полной инерции тела, в зафиксированных телом осях.

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., 'V'

Задайте скоростное имя состояния.

Значением по умолчанию является ''.

Incidence angle: e.g., 'alpha'

Задайте имя состояния угла установки.

Значением по умолчанию является ''.

Sideslip angle: e.g., 'beta'

Задайте угловое имя состояния заноса.

Значением по умолчанию является ''.

Wind orientation: e.g., {'mu', 'gamma', 'chi'}

Задайте имена состояния ориентации ветра. Этот параметр появляется, если параметр Representation устанавливается на Wind Angles.

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 ''.

Mass: e.g., 'mass'

Задайте массовое имя состояния.

Значением по умолчанию является ''.

Вводы и выводы

Входной параметрТип размерностиОписание

Сначала

ВекторСодержит эти три приложенных силы в зафиксированных ветром осях.

Второй

ВекторСодержит три прикладных момента в зафиксированных телом осях.

Треть

Скаляр или векторСодержит одну или несколько скоростей изменения массы.

Четвертый (Необязательно)

ВекторСодержит одну или несколько относительных скоростей, в которых масса аккумулируется к или удаляется от тела в осях ветра.
Вывод Тип размерностиОписание

Сначала

Трехэлементный вектор Содержит скорость в плоском Наземном кадре ссылки.

Второй

Трехэлементный вектор Содержит положение в плоском Наземном кадре ссылки.

Треть

Трехэлементный вектор Содержит углы поворота ветра [банк, курс полета, направляясь], в радианах.

Четвертый

3х3 матрицаПрименяется к координатному преобразованию от плоских Наземных осей до зафиксированных ветром осей.

Пятый

Трехэлементный вектор Содержит скорость в зафиксированном ветром кадре.

Шестой

Двухэлементный вектор Содержит угол нападения и угол заноса, в радианах.

Седьмой

Двухэлементный вектор Содержит скорость изменения угла нападения и скорость изменения угла заноса, в радианах в секунду.

Восьмой

Трехэлементный вектор Содержит угловые уровни в зафиксированных телом осях, в радианах в секунду.

Девятый

Трехэлементный вектор Содержит угловые ускорения в зафиксированных телом осях, в радианах в секунду придал квадратную форму.

Десятый

Трехэлементный вектор Содержит ускорения в зафиксированных телом осях относительно каркаса кузова.

Одиннадцатый

Скалярный элементСодержит флаг для состояния топливного бака:
  • 1 указывает, что корпус полон.

  • 0 указывает, что интеграл не полон и не пуст.

  • - 1 указывает, что корпус пуст.

Двенадцатый

Трехэлементный вектор Содержит 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.

Ссылки

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