3DOF (Оси тела)

Реализовать уравнения движения с тремя степенями свободы относительно осей тела

Библиотека:
Аэрокосмический блок/Уравнения движения/ 3DOF

Описание

Блок 3DOF (Body Axes) реализует уравнения движения с тремя степенями свободы относительно осей тела. Рассматривается поворот в вертикальной плоскости неподвижной телом рамки координат относительно плоской системы координат Земли. Дополнительные сведения о вращении и уравнениях движения см. в разделе Алгоритмы.

Порты

Вход

развернуть все

`F_x` - Приложенная сила вдоль оси x
скаляр

Приложенная сила вдоль оси x тела, заданная как скаляр, в единицах измерения, выбранных в разделе Единицы измерения (Units).

Типы данных: double

`F_z` - Приложенная сила вдоль оси z
скаляр

Приложенная сила вдоль оси z тела, заданная как скаляр.

Типы данных: double

`M` - Приложенный момент тангажа
скаляр

Приложенный момент шага, заданный как скаляр.

Типы данных: double

`g` - Гравитация
скаляр

Сила тяжести, заданная как скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Источник силы тяжести значение External.

Типы данных: double

Продукция

развернуть все

`θ` - Высота тангажа
скаляр

Положение шага в пределах ± pi, указанное как скаляр, в радианах.

Типы данных: double

`ω_y (rad/s)` - Угловая скорость тангажа
скаляр

Угловая скорость тангажа, заданная как скаляр, в радианах в секунду.

Типы данных: double

`dω_y/dt` - Угловое ускорение тангажа
скаляр

Угловое ускорение тангажа, возвращаемое как скаляр, в радианах в секунду в квадрате.

Типы данных: double

`X_eZ_e` - Расположение кузова
двухэлементный вектор

Местоположение тела в плоской системе координат Земли, (Xe, Ze), возвращаемое в виде двухэлементного вектора.

Типы данных: double

`U w` - Скорость тела
двухэлементный вектор

Скорость тела, разрешенная в фиксированный телом координатный кадр, (u, w), возвращаемый как двухэлементный вектор.

Типы данных: double

`A_xbA_zb` - Ускорение кузова
двухэлементный вектор

Ускорение тела по отношению к фиксированному телом кадру координат (Ax, Az) возвращается в виде двухэлементного вектора.

Типы данных: double

`A_xeA_ze` - Ускорение кузова
двухэлементный вектор

Ускорения тела по отношению к инерционному (плоскому земному) кадру координат, возвращаемые как двухэлементный вектор. Обычно этот сигнал подключается к акселерометру.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите флажок Включить инерционное ускорение.

Типы данных: double

Параметры

развернуть все

Главный

`Units` - Блоки ввода и вывода
`Metric (MKS)` (по умолчанию) | `English (Velocity in ft/s)` | `English (Velocity in kts)`

Единицы ввода и вывода, указанные как Metric (MKS), English (Velocity in ft/s), или English (Velocity in kts).

Единицы	Силы	Момент	Ускорение	Скорость	Положение	Масса	Инерция
`Metric (MKS)`	Ньютон	Ньютон-метр	Метров в секунду в квадрате	Метров в секунду	Метры	Килограмм	Килограммовый метр в квадрате
`English (Velocity in ft/s)`	Фунт	Фут-фунт	Футов в секунду в квадрате	Футов в секунду	Ноги	Слизняк	Слизистая ножка в квадрате
`English (Velocity in kts)`	Фунт	Фут-фунт	Футов в секунду в квадрате	Узлы	Ноги	Слизняк	Слизистая ножка в квадрате

Программное использование

Параметр блока: units

Текст: символьный вектор

Значения: Metric (MKS) | English (Velocity in ft/s) | English (Velocity in kts)

По умолчанию: Metric (MKS)

`Mass Type` - Тип массы
`Fixed` (по умолчанию) | `Simple Variable` | `Custom Variable`

Тип массы, указанный в следующей таблице.

Тип массы	Описание	По умолчанию для
`Fixed`	Масса постоянна на протяжении всего моделирования.	3DOF (Оси тела) 3DOF (ветровые оси)
`Simple Variable`	Масса и инерция изменяются линейно в зависимости от массового расхода.	Простая переменная массовая 3DOF (оси тела) Простая переменная массовая 3DOF (ветровые оси)
`Custom Variable`	Вариации массы и инерции настраиваются.	Пользовательские переменные массовые 3DOF (оси тел) Пользовательские переменные массовые 3DOF (оси ветра)

Fixed выбор соответствует ранее описанным уравнениям движения.

Программное использование

Параметр блока: mtype

Текст: символьный вектор

Значения: Fixed | Simple Variable | Custom Variable

По умолчанию: 'Fixed'

`Initial velocity` - Начальная скорость тела
`100` (по умолчанию) | скаляр

Начальная скорость тела, (V0), заданная как скаляр.

Программное использование

Параметр блока: v_ini

Текст: символьный вектор

Значения: '100' | скаляр

По умолчанию: '100'

`Initial body attitude` - Начальная высота тангажа
`0` (по умолчанию) | скаляр

Начальное положение тангажа тела, (start0), указанное как скаляр.

Программное использование

Параметр блока: theta_ini

Текст: символьный вектор

Значения: '0' | скаляр

По умолчанию: '0'

`Initial incidence` - Начальный угол
`0` (по умолчанию) | скаляр

Начальный угол между вектором скорости и телом (α0), заданный как скаляр.

Программное использование

Параметр блока: alpha_ini

Текст: символьный вектор

Значения: '0' | скаляр

По умолчанию: '0'

`Initial position (x,z)` - Исходное местоположение
`[0 0]` (по умолчанию) | двухэлементный вектор

Начальное расположение тела в плоской системе координат Земли, определяемое как двухэлементный вектор.

Программное использование

Параметр блока: pos_ini

Текст: символьный вектор

Значения: '[0 0]' | двухэлементный вектор

По умолчанию: '[0 0]'

`Initial body rotation rate` - Скорость вращения начального тангажа
`0` (по умолчанию) | скаляр

Начальная скорость вращения основного тона, (q0), заданная как скаляр.

Программное использование

Параметр блока: q_ini

Текст: символьный вектор

Значения: '0' | скаляр

По умолчанию: '0'

`Initial mass` - Начальная масса
`1.0` (по умолчанию) | скаляр

Начальная масса жесткого тела, заданная как скаляр.

Программное использование

Параметр блока: mass

Текст: символьный вектор

Значения: '1.0' | скаляр

По умолчанию: '1.0'

`Inertia` - Инерция
`1.0` (по умолчанию) | скаляр

Инерция тела, заданная как скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Тип массы значение Fixed.

Программное использование

Параметр блока: Iyy

Текст: символьный вектор

Значения: '1.0' | скаляр

По умолчанию: '1.0'

`Gravity Source` - Гравитационный источник
`Internal` (по умолчанию) | `External`

Источник силы тяжести, указанный как:

`External`	Переменный гравитационный ввод в блок
`Internal`	Постоянная сила тяжести, указанная в маске

Программное использование

Параметр блока: g_in

Текст: символьный вектор

Значения: 'Internal' | 'External'

По умолчанию: 'Internal'

`Acceleration due to gravity` - Гравитационный источник
`9.81` (по умолчанию) | скаляр

Ускорение из-за силы тяжести, указанное как двойной скаляр и используемое, если выбран внутренний источник силы тяжести. Если при моделировании необходимо пренебречь силой тяжести, это значение можно установить равным 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Источник силы тяжести значение Internal.

Программное использование

Параметр блока: g

Текст: символьный вектор

Значения: '9.81' | скаляр

По умолчанию: '9.81'

`Include inertial acceleration` - Включить инерционный порт ускорения
`off` (по умолчанию) | `on`

Установите этот флажок, чтобы добавить инерционное ускорение в порт вывода плоского земного кадра. Обычно этот сигнал подключается к акселерометру.

Зависимости

Чтобы включить порт _AxeAze, выберите этот параметр.

Программное использование

Параметр блока: abi_flag

Текст: символьный вектор

Значения: 'off' | 'on'

По умолчанию: 'off'

Атрибуты состояния

Присвойте каждому состоянию уникальное имя. Во время линеаризации вместо контуров блоков можно использовать имена состояний.

Чтобы назначить имя одному состоянию, введите уникальное имя между кавычками, например: 'velocity'.
Чтобы назначить имена нескольким состояниям, введите разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками, например: {'a', 'b', 'c'}. Каждое имя должно быть уникальным.
Если параметр пуст (' '), имя не назначено.
Имена состояний применяются только к выбранному блоку с параметром name.
Число состояний должно равномерно делиться между числом имен состояний.
Можно указать меньше имен, чем состояний, но нельзя указать больше имен, чем состояний.
Например, можно указать два имени в системе с четырьмя состояниями. Первое имя относится к первым двум состояниям, а второе - к последним двум состояниям.
Чтобы назначить имена состояний переменной в рабочей области MATLAB ®, введите переменную без кавычек. Переменная может быть символьным вектором, массивом ячеек или структурой.

`Velocity: e.g., {'u, 'w'}` - Название состояния скорости
`''` (по умолчанию) | разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками

Имена состояний Velocity, заданные как список разделенных запятыми фигурных скобок.

Программное использование

Параметр блока: vel_statename

Текст: символьный вектор

Значения: '' | разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками

По умолчанию: ''

`Pitch attitude: e.g., 'theta'` - Наименование состояния положения тангажа
`''` (по умолчанию) | символьный вектор

Имя состояния отношения основного тона, указанное как символьный вектор.

Программное использование

Параметр блока: theta_statename

Текст: символьный вектор

Значения: '' | символьный вектор

По умолчанию: ''

`Position: e.g., {'Xe', 'Ze'}` - Наименование состояния позиции
`''` (по умолчанию) | разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками

Имена состояний позиций, заданные как разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками.

Программное использование

Параметр блока: pos_statename

Текст: символьный вектор

Значения: '' | разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками

По умолчанию: ''

`Pitch angular rate e.g., 'q'` - Наименование состояния угловой скорости тангажа
`''` (по умолчанию)

Имя состояния угловой скорости тангажа, указанное как символьный вектор.

Программное использование

Параметр блока: q_statename

Текст: символьный вектор

Значения: '' | скаляр

По умолчанию: ''

Алгоритмы

Блок рассматривает поворот в вертикальной плоскости неподвижной телом рамки координат относительно плоской системы координат Земли.

Graphical view of rotation in the vertical plane of a body-fixed coordinate frame about a flat Earth reference frame.

Уравнения движения:

$\begin{array}{l} _{} \overset{}{} \frac{_{}}{}_{} \frac{_{}}{} \\ _{} \overset{}{} \frac{_{}}{}_{} \frac{_{}}{} \\ \overset{}{} \frac{}{_{}} \\ \overset{}{} Axb=u˙=Fxm−qw−gsinθ,Axe=Fxm−εsinθAzb=w˙=Fzm+qu+gcosθ,Aze=Fzm+εcosθq˙=MIyyθ˙=q \end{array}$

где предполагается, что приложенные силы действуют в центре тяжести тела.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

3DOF (ветровые оси) | Масса точки 4-го порядка (продольная) | Пользовательские переменные массовые 3DOF (оси тел) | Пользовательские переменные массовые 3DOF (оси ветра) | Простая переменная массовая 3DOF (оси тела) | Простая переменная массовая 3DOF (ветровые оси)

Темы

Проектирование системы управления в MATLAB и Simulink

Представлен в R2006a

Документация

3DOF (Оси тела)

Описание

Порты

Вход

Fx - Приложенная сила вдоль оси x скаляр

Fz - Приложенная сила вдоль оси z скаляр

M - Приложенный момент тангажа скаляр

g - Гравитация скаляр

Зависимости

Продукция

θ - Высота тангажа скаляр

ωy (rad/s) - Угловая скорость тангажа скаляр

dωy/dt - Угловое ускорение тангажа скаляр

XeZe - Расположение кузова двухэлементный вектор

U w - Скорость тела двухэлементный вектор

AxbAzb - Ускорение кузова двухэлементный вектор

AxeAze - Ускорение кузова двухэлементный вектор

Зависимости

Параметры

Главный

Units - Блоки ввода и вывода Metric (MKS) (по умолчанию) | English (Velocity in ft/s) | English (Velocity in kts)

Программное использование

Mass Type - Тип массы Fixed (по умолчанию) | Simple Variable | Custom Variable

Программное использование

Initial velocity - Начальная скорость тела 100 (по умолчанию) | скаляр

Программное использование

Initial body attitude - Начальная высота тангажа 0 (по умолчанию) | скаляр

Программное использование

Initial incidence - Начальный угол 0 (по умолчанию) | скаляр

Программное использование

Initial position (x,z) - Исходное местоположение [0 0] (по умолчанию) | двухэлементный вектор

Программное использование

Initial body rotation rate - Скорость вращения начального тангажа 0 (по умолчанию) | скаляр

Программное использование

Initial mass - Начальная масса 1.0 (по умолчанию) | скаляр

Программное использование

Inertia - Инерция 1.0 (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Программное использование

Gravity Source - Гравитационный источник Internal (по умолчанию) | External

Программное использование

Acceleration due to gravity - Гравитационный источник 9.81 (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Программное использование

Include inertial acceleration - Включить инерционный порт ускорения off (по умолчанию) | on

Зависимости

Программное использование

Атрибуты состояния

Velocity: e.g., {'u, 'w'} - Название состояния скорости '' (по умолчанию) | разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками

Программное использование

Pitch attitude: e.g., 'theta' - Наименование состояния положения тангажа '' (по умолчанию) | символьный вектор

Программное использование

Position: e.g., {'Xe', 'Ze'} - Наименование состояния позиции '' (по умолчанию) | разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками

Программное использование

Pitch angular rate e.g., 'q' - Наименование состояния угловой скорости тангажа '' (по умолчанию)

Программное использование

Алгоритмы

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Темы

Документация по аэрокосмическим блокам

Поддержка

`F_x` - Приложенная сила вдоль оси x
скаляр

`F_z` - Приложенная сила вдоль оси z
скаляр

`M` - Приложенный момент тангажа
скаляр

`g` - Гравитация
скаляр

`θ` - Высота тангажа
скаляр

`ω_y (rad/s)` - Угловая скорость тангажа
скаляр

`dω_y/dt` - Угловое ускорение тангажа
скаляр

`X_eZ_e` - Расположение кузова
двухэлементный вектор

`U w` - Скорость тела
двухэлементный вектор

`A_xbA_zb` - Ускорение кузова
двухэлементный вектор

`A_xeA_ze` - Ускорение кузова
двухэлементный вектор

`Units` - Блоки ввода и вывода
`Metric (MKS)` (по умолчанию) | `English (Velocity in ft/s)` | `English (Velocity in kts)`

`Mass Type` - Тип массы
`Fixed` (по умолчанию) | `Simple Variable` | `Custom Variable`

`Initial velocity` - Начальная скорость тела
`100` (по умолчанию) | скаляр

`Initial body attitude` - Начальная высота тангажа
`0` (по умолчанию) | скаляр

`Initial incidence` - Начальный угол
`0` (по умолчанию) | скаляр

`Initial position (x,z)` - Исходное местоположение
`[0 0]` (по умолчанию) | двухэлементный вектор

`Initial body rotation rate` - Скорость вращения начального тангажа
`0` (по умолчанию) | скаляр

`Initial mass` - Начальная масса
`1.0` (по умолчанию) | скаляр

`Inertia` - Инерция
`1.0` (по умолчанию) | скаляр

`Gravity Source` - Гравитационный источник
`Internal` (по умолчанию) | `External`

`Acceleration due to gravity` - Гравитационный источник
`9.81` (по умолчанию) | скаляр

`Include inertial acceleration` - Включить инерционный порт ускорения
`off` (по умолчанию) | `on`

`Velocity: e.g., {'u, 'w'}` - Название состояния скорости
`''` (по умолчанию) | разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками

`Pitch attitude: e.g., 'theta'` - Наименование состояния положения тангажа
`''` (по умолчанию) | символьный вектор

`Position: e.g., {'Xe', 'Ze'}` - Наименование состояния позиции
`''` (по умолчанию) | разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками

`Pitch angular rate e.g., 'q'` - Наименование состояния угловой скорости тангажа
`''` (по умолчанию)

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™