3DOF (ветровые оси)

Реализовать уравнения движения с тремя степенями свободы относительно осей ветра

Библиотека:
Аэрокосмический блок/Уравнения движения/ 3DOF

Описание

Блок 3DOF (оси ветра) реализует уравнения движения с тремя степенями свободы относительно осей ветра. Рассматривается поворот в вертикальной плоскости фиксированного ветром кадра координат относительно плоского опорного кадра Земли. Дополнительные сведения о вращении и уравнениях движения см. в разделе Алгоритмы.

Ограничения

Блок предполагает, что приложенные силы действуют в центре тяжести тела, а масса и инерция постоянны.

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

`γ` - Угол траектории полета
скаляр

Угол траектории полета, в пределах ± pi, возвращен 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

`V_w` - Скорость в неподвижной раме
двухэлементный вектор

Скорость тела, разрешенная в фиксированную ветром координатную рамку (V, 0), возвращается в виде двухэлементного вектора.

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

`α` - Угол атаки
скаляр

Угол атаки, возвращаемый как скаляр, в радианах.

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 airspeed` - Начальная скорость
`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 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 flight path angle` - Угол начальной траектории полета
`0` (по умолчанию) | скаляр

Начальный угол траектории полета тела (γ 0), заданный как скаляр.

Программное использование

Параметр блока: gamma_ini

Текст: символьный вектор

Значения: '0' | скаляр

По умолчанию: '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 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 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 body axes` - Инерция тела
`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

`Velocity: e.g., 'V'` - Название состояния скорости
`''` (по умолчанию) | символьный вектор

Имя состояния скорости, указанное как символьный вектор.

Программное использование

Параметр блока: V_statename

Текст: символьный вектор

Значения: '' | скаляр

По умолчанию: ''

`Incidence angle e.g., 'alpha'` - Наименование состояния угла падения
`''` (по умолчанию) | скаляр

Имя состояния угла падения, указанное как скаляр.

Программное использование

Параметр блока: alpha_statename

Текст: символьный вектор

Значения: '' | скаляр

По умолчанию: ''

`Flight path angle: e.g., 'gamma'` - Наименование состояния угла траектории полета
`''` (по умолчанию) | символьный вектор

Имя состояния угла траектории полета, указанное как символьный вектор.

Программное использование

Параметр блока: gamma_statename

Текст: символьный вектор

Значения: '' | скаляр

По умолчанию: ''

`Body rotation rate: e.g., 'q'` - Имя состояния вращения тела
`''` (по умолчанию) | скаляр

Имена состояний частоты вращения тела, указанные как символьный вектор.

Программное использование

Параметр блока: q_statename

Текст: символьный вектор

Значения: '' | скаляр

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: ''

Алгоритмы

Блок рассматривает вращение в вертикальной плоскости фиксированного ветром кадра координат относительно плоского опорного кадра Земли.

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

Уравнения движения:

$\begin{array}{l} \overset{}{} \frac{_{_{}}}{} \\ \overset{}{} \frac{_{_{}}}{} \frac{}{} \\ \overset{}{} \overset{}{} \frac{_{_{}}}{_{}} \\ \overset{}{} \overset{}{} \\ _{} \begin{matrix} _{} \\ _{} \end{matrix}_{} \frac{_{}}{} \\ _{} \begin{matrix} {\overset{}{}}_{} \\ {\overset{}{}}_{} \end{matrix}_{} \frac{_{}}{} {\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} \\ {\overset{}{}}_{} \begin{matrix} _{_{}} \\ _{_{V˙=Fxwindm−gsinγα˙=FzwindmVcosβ+q+gVcosβcosγq˙=θ˙=MybodyIyyγ˙=q−α˙Abe=[AxeAze]=DCMwb[Fwm−gsinγ]Abb=[u˙bw˙b]=DCMwb[Fwm−gsinγ−ω¯w×V¯w]F¯w=[FxwindFzwind}} \end{matrix}], {\overset{V}{}}_{} w \begin{matrix} _{_{= [}} \\ _{}_{_{}} \end{matrix} {\overset{}{}}_{VxwindVzwind}], \end{array}$ λ w = q

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

Ссылки

[1] Стивенс, Брайан и Фрэнк Льюис. Управление и моделирование летательных аппаратов. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1992.

Расширенные возможности

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

См. также

3DOF (Оси тела) | 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)

Представлен в R2006a

Документация

3DOF (ветровые оси)

Описание

Ограничения

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

γ - Угол траектории полета скаляр

ωy (rad/s) - Угловая скорость тангажа скаляр

dωy/dt - Угловое ускорение тангажа скаляр

XeZe - Расположение кузова двухэлементный вектор

Vw - Скорость в неподвижной раме двухэлементный вектор

AxbAzb - Ускорение кузова двухэлементный вектор

α - Угол атаки скаляр

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 airspeed - Начальная скорость 100 (по умолчанию) | скаляр

Программное использование

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

Программное использование

Initial flight path angle - Угол начальной траектории полета 0 (по умолчанию) | скаляр

Программное использование

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

Программное использование

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

Программное использование

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

Программное использование

Inertia body axes - Инерция тела 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., 'V' - Название состояния скорости '' (по умолчанию) | символьный вектор

Программное использование

Incidence angle e.g., 'alpha' - Наименование состояния угла падения '' (по умолчанию) | скаляр

Программное использование

Flight path angle: e.g., 'gamma' - Наименование состояния угла траектории полета '' (по умолчанию) | символьный вектор

Программное использование

Body rotation rate: e.g., 'q' - Имя состояния вращения тела '' (по умолчанию) | скаляр

Программное использование

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

Программное использование

Алгоритмы

Ссылки

Расширенные возможности

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

См. также

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

`γ` - Угол траектории полета
скаляр

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

`dω_y/dt` - Угловое ускорение тангажа
скаляр

`X_eZ_e` - Расположение кузова
двухэлементный вектор

`V_w` - Скорость в неподвижной раме
двухэлементный вектор

`A_xbA_zb` - Ускорение кузова
двухэлементный вектор

`α` - Угол атаки
скаляр

`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 airspeed` - Начальная скорость
`100` (по умолчанию) | скаляр

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

`Initial flight path angle` - Угол начальной траектории полета
`0` (по умолчанию) | скаляр

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

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

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

`Inertia body axes` - Инерция тела
`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., 'V'` - Название состояния скорости
`''` (по умолчанию) | символьный вектор

`Incidence angle e.g., 'alpha'` - Наименование состояния угла падения
`''` (по умолчанию) | скаляр

`Flight path angle: e.g., 'gamma'` - Наименование состояния угла траектории полета
`''` (по умолчанию) | символьный вектор

`Body rotation rate: e.g., 'q'` - Имя состояния вращения тела
`''` (по умолчанию) | скаляр

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

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