Пользовательская переменная масса 6DOF ветер (углы ветра)

Реализовать представление угла ветра уравнений движения пользовательской переменной массы с шестью степенями свободы

Библиотека:
Аэрокосмический блок/Уравнения движения/ 6DOF

Описание

Блок «Пользовательская переменная масса 6DOF ветер» («Углы ветра») реализует представление угла ветра для уравнений движения пользовательской переменной массы с шестью степенями свободы. Описание используемой системы координат и динамики поступательного движения см. в описании блока «Пользовательская переменная масса 6DOF ветер (кватернион)».

Дополнительные сведения о взаимосвязи между углами ветра см. в разделе Алгоритмы

Ограничения

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

Порты

Вход

развернуть все

`F_xyz` - Прикладываемые силы
трехэлементный вектор

Приложенные силы, заданные как трехэлементный вектор.

Типы данных: double

`M_xyz` - Прикладываемые моменты
трехэлементный вектор

Приложенные моменты, заданные как трехэлементный вектор.

Типы данных: double

`dm/dt` - Скорости изменения массы
трехэлементный вектор

Одна или несколько скоростей изменения массы (положительная при аккреции, отрицательная при абляции), заданная как трехэлементный вектор.

Типы данных: double

`m` - Масса
скаляр

Масса, заданная как скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, задайте для параметра Mass type значение Custom Variable.

Типы данных: double

`dI/dt` - Скорость изменения матрицы тензора инерции
Матрица 3 на 3

Скорость изменения матрицы тензора инерции, определяемая как матрица 3 на 3.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, задайте для параметра Mass type значение Custom Variable.

Типы данных: double

`I` - Матрица тензора инерции
Матрица 3 на 3

Матрица тензора инерции, заданная как матрица 3 на 3.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, задайте для параметра Mass type значение Custom Variable.

Типы данных: double

`V_re` - Относительные скорости
трехэлементный вектор

Одна или более относительных скоростей, при которых масса аккретируется или аблируется от тела в фиксированных по телу осях, определяемых как трехэлементный вектор.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Включить относительную скорость массового потока.

Типы данных: double

Продукция

развернуть все

`V_e` - Скорость в плоской системе координат Земли
трехэлементный вектор

Скорость в плоской системе координат Земли, возвращаемая в виде трехэлементного вектора.

Типы данных: double

`X_e` - Положение в плоской системе координат Земли
трехэлементный вектор

Положение в плоской системе координат Земли, возвращаемое в виде трехэлементного вектора.

Типы данных: double

`μ γ x (rad)` - Углы поворота ветра
трехэлементный вектор

Углы поворота ветра [банк, траектория полета, курс], возвращаемые в виде трехэлементного вектора, в радианах.

Типы данных: double

`DCM_we` - Преобразование координат
Матрица 3 на 3

Преобразование координат из плоских осей Земли в фиксированные оси ветра, возвращаемое в виде матрицы 3 на 3.

Типы данных: double

`V_w` - Скорость в неподвижной раме
трехэлементный вектор

Скорость в фиксированном ветром кадре, возвращаемая как трехэлементный вектор.

Типы данных: double

`α β (rad)` - Угол атаки и угол боковины
двухэлементный вектор

Угол атаки и угол боковины, возвращаемый как двухэлементный вектор, в радианах.

Типы данных: double

`dα/dt dβ/dt` - Скорость изменения угла атаки и скорость изменения угла боковины
двухэлементный вектор

Скорость изменения угла атаки и скорость изменения угла боковины, возвращаемая в виде двухэлементного вектора, в радианах в секунду.

Типы данных: double

`ω_b (rad/s)` - Угловые скорости в фиксированных осях корпуса
трехэлементный вектор

Угловые скорости в фиксированных по телу осях, возвращаемые как трёхэлементный вектор, в радианах в секунду.

Типы данных: double

`dω_b/dt` - Угловые ускорения
трехэлементный вектор

Угловые ускорения в фиксированных по телу осях, возвращаемые как трёхэлементный вектор, в радианах в секунду в квадрате.

Типы данных: double

`A_bb` - Ускорения в фиксированных по телу осях
трехэлементный вектор

Ускорения тела относительно фиксированных по телу осей с фиксированным по телу кадром координат, возвращаемые в виде трехэлементного вектора.

Типы данных: double

`A_be` - Ускорения относительно инерциального каркаса
трехэлементный вектор

Ускорения в фиксированных по телу осях относительно инерциального каркаса (плоская Земля), возвращаемые как трёхэлементный вектор. Обычно этот сигнал подключается к акселерометру.

Зависимости

Чтобы включить эту точку, выберите 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
`Custom Variable` (по умолчанию) | `Simple Variable` | `Fixed`

Тип массы, указанный в следующей таблице.

Тип массы	Описание	По умолчанию для
`Fixed`	Масса постоянна на протяжении всего моделирования.	6DOF (Эйлеровы углы) 6DOF (кватернион) 6DOF Ветер (углы ветра) 6DOF Ветер (кватернион) 6DOF ECEF (кватернион)
`Simple Variable`	Масса и инерция изменяются линейно в зависимости от массового расхода.	Простые переменные массовые 6DOF (углы Эйлера) Простая переменная массовая 6DOF (кватернион) Простая переменная масса 6DOF ветер (углы ветра) Простая переменная масса 6DOF ветер (кватернион) Простая переменная масса 6DOF ECEF (кватернион)
`Custom Variable`	Вариации массы и инерции настраиваются.	Настраиваемые переменные массовые 6DOF (углы Эйлера) Настраиваемые переменные массовые 6DOF (кватернион) Пользовательская переменная масса 6DOF ветер (углы ветра) Пользовательская переменная масса 6DOF Ветер (кватернион) Настраиваемая переменная масса 6DOF ECEF (кватернион)

Custom Variable выбор соответствует ранее описанным уравнениям движения.

Программное использование

Параметр блока: mtype

Текст: символьный вектор

Значения: Fixed | Simple Variable | Custom Variable

По умолчанию: 'Custom Variable'

`Representation` - Уравнения представления движения
`Wind Angles` (по умолчанию) | `Quaternion`

Уравнения представления движения, указанные в следующей таблице.

Представление	Описание
`Wind Angles`	Используйте углы ветра в уравнениях движения.
`Quaternion`	Используйте кватернионы в уравнениях движения.

Quaternion выбор соответствует уравнениям движения в алгоритмах.

Программное использование

Параметр блока: rep

Текст: символьный вектор

Значения: Wind Angles | Quaternion

По умолчанию: 'Wind Angles'

`Initial position in inertial axes [Xe,Ye,Ze]` - Положение по инерционным осям
`[0 0 0]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

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

Программное использование

Параметр блока: xme_0

Текст: символьный вектор

Значения: '[0 0 0]' | трехэлементный вектор

По умолчанию: '[0 0 0]'

`Initial airspeed, angle of attack, and sideslip angle [V,alpha,beta]` - Начальная воздушная скорость, угол атаки и угол бокового скольжения
`[0 0 0]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Начальная воздушная скорость, угол атаки и угол боковины, определяемый как трехэлементный вектор.

Программное использование

Параметр блока: Vm_0

Текст: символьный вектор

Значения: '[0 0 0]' | трехэлементный вектор

По умолчанию: '[0 0 0]'

`Initial wind orientation [bank angle,flight path angle,heading angle]` - Первоначальная ориентация ветра
`[0 0 0]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Начальные углы ветра [банк, траектория полета и курс], определяемые как трехэлементный вектор в радианах.

Программное использование

Параметр блока: wind_0

Текст: символьный вектор

Значения: '[0 0 0]' | трехэлементный вектор

По умолчанию: '[0 0 0]'

`Initial body rotation rates [p,q,r]` - Начальное вращение тела
`[0 0 0]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Начальные угловые скорости тела относительно кадра NED, определенные как трехэлементный вектор, в радианах в секунду.

Программное использование

Параметр блока: pm_0

Текст: символьный вектор

Значения: '[0 0 0]' | трехэлементный вектор

По умолчанию: '[0 0 0]'

`Include mass flow relative velocity` - Порт относительной скорости массового потока
`off` (по умолчанию) | `on`

Установите этот флажок, чтобы добавить порт относительной скорости массового потока. Это относительная скорость, с которой происходит аккреция или абляция массы.

Программное использование

Параметр блока: vre_flag

Текст: символьный вектор

Значения: off | on

По умолчанию: off

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

Установите этот флажок, чтобы добавить инерционный порт ускорения.

Зависимости

Для активизации порта _Abe 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. Используйте имена состояний вместо контуров блоков в процессе линеаризации.

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.

`Position: e.g., {'Xe', 'Ye', '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: xme_statename

Текст: символьный вектор

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

По умолчанию: ''

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

Имена состояний Velocity, заданные как символьный вектор.

Программное использование

Параметр блока: Vm_statename

Текст: символьный вектор

Значения: '' | символьный вектор

По умолчанию: ''

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

Имя состояния угла падения, указанное как символьный вектор.

Программное использование

Параметр блока: alpha_statename

Текст: символьный вектор

Значения: ''

По умолчанию: ''

`Sideslip angle e.g., 'beta'` - Имя состояния угла боковины
`''` (по умолчанию) | символьный вектор

Имя состояния угла бокового среза, указанное как символьный вектор.

Программное использование

Параметр блока: beta_statename

Текст: символьный вектор

Значения: ''

По умолчанию: ''

`Wind orientation e.g., {'mu', 'gamma', 'chi'}` - Названия состояний ориентации ветра
`''` (по умолчанию) | разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками

Имена состояний ориентации ветра, заданные как разделенный запятыми список, окруженный скобками.

Программное использование

Параметр блока: wind_statename

Текст: символьный вектор

Значения: ''

По умолчанию: ''

`Body rotation rates: e.g., {'p', 'q', 'r'}` - Имена состояний вращения тела
`''` (по умолчанию) | разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками

Имена состояний частоты вращения тела, указанный список разделенных запятыми фигурных скобок.

Программное использование

Параметр блока: pm_statename

Текст: символьный вектор

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

По умолчанию: ''

Алгоритмы

Зависимость между углами ветра, [λ γ] T, можно определить, разрешая скорости ветра в фиксированную ветром координатную рамку.

$[\begin{array}{l} _{} \\ _{} \\ _{} \end{array} \begin{array}{l} \overset{}{} \end{array} \begin{array}{l} pwqwrw]=[μ˙00]+[1000cosμsinμ0−sinμcosμ \end{array}] \begin{array}{l} [ \\ \overset{}{} \end{array} \begin{array}{l} \end{array} 0γ˙0]+[1000cosμsinμ0-sinμcosμ] \begin{array}{l} [ & cosγ 0 − \end{array} \begin{array}{l} sinγ 010sinγ 0cosγ \\ \overset{}{]} \end{array} [^{} \begin{array}{l} \overset{}{} \\ \overset{}{} \\ \overset{}{} \end{array}$ 00χ˙]≡J−1[μ˙γ˙χ˙]

Затем инвертирование J дает требуемую зависимость для определения вектора скорости ветра.

$[\begin{array}{l} \overset{}{} \\ \overset{}{} \\ \overset{}{} \end{array} \begin{array}{l} _{} \\ _{} \\ _{} \end{array} \begin{array}{l} μ˙γ˙χ˙]=J[pwqwrw]=[1 & (sinmictanγ & ) ( \\ cosmictanγ & ) & 0cosü - \\ \frac{}{} & \frac{}{} \end{array} \begin{array}{l} _{} \\ {sinmax0sinmaxcosγ cospcicoscosγ}_{]} \\ _{[} \end{array}$ pwqwrw]

Угловые скорости с фиксированным телом связаны с угловой скоростью с фиксированным ветром посредством следующего уравнения.

$[\begin{array}{l} _{} \\ _{} \\ _{} \end{array}_{} \begin{matrix} _{} \overset{}{} \\ _{} \overset{}{} \\ _{} \overset{}{} pwqwrw]=DMCwb[pb−β˙sinαqb−α˙rb+β˙cosα \end{matrix}]$

Используя это соотношение в уравнениях вектора скорости ветра, даёт отношение между вектором скорости ветра и фиксированными телом угловыми скоростями.

$[\begin{array}{l} \overset{}{} \\ \overset{}{} \\ \overset{}{} \end{array} \begin{array}{l} _{} \\ _{} \\ _{} \end{array} \begin{array}{l} μ˙γ˙χ˙]=J[pwqwrw]=[1 & (sinmictanγ & ) ( \\ cosmictanγ & ) \\ \frac{}{} & \frac{}{} \end{array}_{} \begin{matrix} _{} \overset{}{} \\ _{} \overset{}{} \\ _{} \overset{}{} \end{matrix}$ 0cosμ−sinμ0sinμcosγcosμcosγ]DMCwb[pb−β˙sinαqb−α˙rb+β˙cosα]

Ссылки

[1] Стивенс, Брайан и Фрэнк Льюис. Управление и моделирование летательных аппаратов, 2-й ред. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, 2003.

[2] Зипфель, Питер Х. Моделирование и моделирование динамики аэрокосмических аппаратов. 2-е изд.: Рестон, VA: AIAA Education Series, 2007.

Расширенные возможности

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

См. также

Представлен в R2006a

Документация

Пользовательская переменная масса 6DOF ветер (углы ветра)

Описание

Ограничения

Порты

Вход

Fxyz - Прикладываемые силы трехэлементный вектор

Mxyz - Прикладываемые моменты трехэлементный вектор

dm/dt - Скорости изменения массы трехэлементный вектор

m - Масса скаляр

Зависимости

dI/dt - Скорость изменения матрицы тензора инерции Матрица 3 на 3

Зависимости

I - Матрица тензора инерции Матрица 3 на 3

Зависимости

Vre - Относительные скорости трехэлементный вектор

Зависимости

Продукция

Ve - Скорость в плоской системе координат Земли трехэлементный вектор

Xe - Положение в плоской системе координат Земли трехэлементный вектор

μ γ x (rad) - Углы поворота ветра трехэлементный вектор

DCMwe - Преобразование координат Матрица 3 на 3

Vw - Скорость в неподвижной раме трехэлементный вектор

α β (rad) - Угол атаки и угол боковины двухэлементный вектор

dα/dt dβ/dt - Скорость изменения угла атаки и скорость изменения угла боковины двухэлементный вектор

ωb (rad/s) - Угловые скорости в фиксированных осях корпуса трехэлементный вектор

dωb/dt - Угловые ускорения трехэлементный вектор

Abb - Ускорения в фиксированных по телу осях трехэлементный вектор

Abe - Ускорения относительно инерциального каркаса трехэлементный 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 Custom Variable (по умолчанию) | Simple Variable | Fixed

Программное использование

Representation - Уравнения представления движения Wind Angles (по умолчанию) | Quaternion

Программное использование

Initial position in inertial axes [Xe,Ye,Ze] - Положение по инерционным осям [0 0 0] (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Программное использование

Initial airspeed, angle of attack, and sideslip angle [V,alpha,beta] - Начальная воздушная скорость, угол атаки и угол бокового скольжения [0 0 0] (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Программное использование

Initial wind orientation [bank angle,flight path angle,heading angle] - Первоначальная ориентация ветра [0 0 0] (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Программное использование

Initial body rotation rates [p,q,r] - Начальное вращение тела [0 0 0] (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Программное использование

Include mass flow relative velocity - Порт относительной скорости массового потока off (по умолчанию) | on

Программное использование

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

Зависимости

Программное использование

Атрибуты состояния

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

Программное использование

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

Программное использование

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

Программное использование

Sideslip angle e.g., 'beta' - Имя состояния угла боковины '' (по умолчанию) | символьный вектор

Программное использование

Wind orientation e.g., {'mu', 'gamma', 'chi'} - Названия состояний ориентации ветра '' (по умолчанию) | разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками

Программное использование

Body rotation rates: e.g., {'p', 'q', 'r'} - Имена состояний вращения тела '' (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_xyz` - Прикладываемые силы
трехэлементный вектор

`M_xyz` - Прикладываемые моменты
трехэлементный вектор

`dm/dt` - Скорости изменения массы
трехэлементный вектор

`m` - Масса
скаляр

`dI/dt` - Скорость изменения матрицы тензора инерции
Матрица 3 на 3

`I` - Матрица тензора инерции
Матрица 3 на 3

`V_re` - Относительные скорости
трехэлементный вектор

`V_e` - Скорость в плоской системе координат Земли
трехэлементный вектор

`X_e` - Положение в плоской системе координат Земли
трехэлементный вектор

`μ γ x (rad)` - Углы поворота ветра
трехэлементный вектор

`DCM_we` - Преобразование координат
Матрица 3 на 3

`V_w` - Скорость в неподвижной раме
трехэлементный вектор

`α β (rad)` - Угол атаки и угол боковины
двухэлементный вектор

`dα/dt dβ/dt` - Скорость изменения угла атаки и скорость изменения угла боковины
двухэлементный вектор

`ω_b (rad/s)` - Угловые скорости в фиксированных осях корпуса
трехэлементный вектор

`dω_b/dt` - Угловые ускорения
трехэлементный вектор

`A_bb` - Ускорения в фиксированных по телу осях
трехэлементный вектор

`A_be` - Ускорения относительно инерциального каркаса
трехэлементный вектор

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

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

`Representation` - Уравнения представления движения
`Wind Angles` (по умолчанию) | `Quaternion`

`Initial position in inertial axes [Xe,Ye,Ze]` - Положение по инерционным осям
`[0 0 0]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

`Initial airspeed, angle of attack, and sideslip angle [V,alpha,beta]` - Начальная воздушная скорость, угол атаки и угол бокового скольжения
`[0 0 0]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

`Initial wind orientation [bank angle,flight path angle,heading angle]` - Первоначальная ориентация ветра
`[0 0 0]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

`Initial body rotation rates [p,q,r]` - Начальное вращение тела
`[0 0 0]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

`Include mass flow relative velocity` - Порт относительной скорости массового потока
`off` (по умолчанию) | `on`

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

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

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

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

`Sideslip angle e.g., 'beta'` - Имя состояния угла боковины
`''` (по умолчанию) | символьный вектор

`Wind orientation e.g., {'mu', 'gamma', 'chi'}` - Названия состояний ориентации ветра
`''` (по умолчанию) | разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками

`Body rotation rates: e.g., {'p', 'q', 'r'}` - Имена состояний вращения тела
`''` (по умолчанию) | разделенный запятыми список, окруженный фигурными скобками

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