Трехосный акселерометр

Реализовать трехосный акселерометр

Библиотека:
Аэрокосмический блок/GNC/Навигация

Описание

Блок трехосного акселерометра реализует акселерометр на каждой из трех осей. Дополнительные сведения об идеальных измеренных ускорениях см. в разделе Алгоритмы.

При необходимости для применения дискретизации к входам и динамике блока трехосного акселерометра наряду с нелинеаризацией измеренных ускорений используйте блок Насыщение (Saturation).

Значок блока «Трехосный акселерометр» отображает единицы измерения ввода и вывода, выбранные из параметра «Единицы».

Ограничения

Вибропендозная ошибка и эффекты гистерезиса в этом блоке не учитываются.
Этот блок не предназначен для моделирования внутренней динамики различных форм инструмента.

Порты

Вход

развернуть все

`A_b` - Фактические ускорения
трехэлементный вектор

Фактические ускорения в фиксированных по телу осях, заданных как трехэлементный вектор, в единицах измерения, указанных в параметре Единицы измерения.

Типы данных: double

`ω` - Угловые скорости
трехэлементный вектор

Угловые скорости в фиксированных по телу осях, определяемые как трехэлементный вектор, в радианах в секунду.

Типы данных: double

`dω/dt` - Угловые ускорения
трехэлементный вектор

Угловые ускорения в фиксированных по телу осях, определяемые как трехэлементный вектор, в радианах в секунду в квадрате.

Типы данных: double

`CG` - Расположение центра тяжести
трехэлементный вектор

Расположение центра тяжести, заданного как трехэлементный вектор, в единицах измерения, указанных в параметре Единицы измерения.

Типы данных: double

`g` - Гравитация
трехэлементный вектор

Сила тяжести по оси тела, заданная как трехэлементный вектор в единицах измерения, указанных в параметре Единицы измерения.

Типы данных: double

Продукция

развернуть все

`A_meas` - Измеренные ускорения
трехэлементный вектор

Измеренные ускорения акселерометра, возвращаемые в виде трехэлементного вектора, в единицах измерения, указанных в параметре Единицы измерения.

Типы данных: double

Параметры

развернуть все

`Units` - Единицы измерения
`Metric (MKS)` (по умолчанию) | `English`

Единицы ввода и вывода, указанные как:

Единицы	Ускорение	Длина
`Metric (MKS)`	Метров в секунду в квадрате	Метры
`English`	Футов в секунду в квадрате	Ноги

Программное использование

Параметр блока: units

Текст: символьный вектор

Значения: 'Metric (MKS)' | 'English'

По умолчанию: 'Metric (MKS)'

`Accelerometer location` - Расположение акселерометра
`[0 0 0]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Расположение группы акселерометров, определяемое как трехэлементный вектор, измеряемое от нулевой опорной точки (обычно носовой) до задней части, справа от вертикальной осевой линии и выше горизонтальной осевой линии. Эта привязка измерения одинакова для входного значения центра тяжести. Единицы измерения - это единицы измерения, указанные в параметре Единицы измерения (Units).

Программное использование

Параметр блока: acc

Текст: символьный вектор

Значения: трехэлементный вектор

По умолчанию: '[0 0 0]'

`Subtract gravity` - Вычитание силы тяжести
`on` (по умолчанию) | `off`

Для вычитания силы тяжести из показаний ускорения установите этот флажок.

Программное использование

Параметр блока: gtype

Текст: символьный вектор

Значения: 'on' | 'off'

По умолчанию: 'on'

`Second order dynamics` - Динамика второго порядка
`on` (по умолчанию) | `off`

Чтобы применить динамику второго порядка к показаниям ускорения, установите этот флажок.

Программное использование

Параметр блока: dtype_a

Текст: символьный вектор

Значения: 'on' | 'off'

По умолчанию: 'on'

`Natural frequency (rad/sec)` - Собственная частота
`190` (по умолчанию) | скаляр

Собственная частота акселерометра, заданная как двойной скаляр, в радианах в секунду.

Программное использование

Параметр блока: w_a

Текст: символьный вектор

Значения: двойной скаляр

По умолчанию: '190'

`Damping ratio` - Коэффициент демпфирования
`0.707` (по умолчанию) | скаляр

Коэффициент демпфирования акселерометра, заданный как двойной скаляр, без размеров.

Программное использование

Параметр блока: z_a

Текст: символьный вектор

Значения: двойной скаляр

По умолчанию: '0.707'

`Scale factors and cross-coupling` - Масштабные коэффициенты и поперечная муфта
`[1 0 0; 0 1 0; 0 0 1]` (по умолчанию) | матрица 3 на 3

Масштабные коэффициенты и перекрестная связь, заданные как матрица 3 на 3, для смещения акселерометра от осей корпуса и для масштабирования ускорений вдоль осей корпуса.

Программное использование

Параметр блока: a_sf_cc

Текст: символьный вектор

Значения: матрица 3 на 3

По умолчанию: '[1 0 0; 0 1 0; 0 0 1]'

`Measurement bias` - Смещение измерения
`[0 0 0]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Долгосрочные смещения по осям акселерометра, заданные как трехэлементный вектор, в единицах измерения, указанных в параметре Единицы измерения.

Программное использование

Параметр блока: a_bias

Текст: символьный вектор

Значения: матрица 3 на 3

По умолчанию: '[0 0 0]'

`Update rate (sec)` - Частота обновления
`0` (по умолчанию) | скаляр

Частота обновления акселерометра, заданная как двойной скаляр, в секундах. Скорость обновления 0 создает непрерывный акселерометр. Если установлен флажок Шум включен (Noise on) и скорость обновления равна 0, блок обновляет шум со скоростью 0,1.

Совет

Если вы:

Обновить значение этого параметра на 0 (непрерывно)
Настройка решателя с фиксированным шагом для модели

также необходимо установить флажок Автоматически обрабатывать переход скорости для передачи данных (Automatically handle rate transfer for data transfer) на панели Решатель (Solver). Этот флажок позволяет программному обеспечению правильно обрабатывать переходы скорости.

Программное использование

Параметр блока: a_Ts

Текст: символьный вектор

Значения: двойной скаляр

По умолчанию: '0'

`Noise on` Белый шум
`on` (по умолчанию) | `off`

Чтобы применить белый шум к показаниям ускорения, установите этот флажок.

Программное использование

Параметр блока: a_rand

Текст: символьный вектор

Значения: 'on' | 'off'

По умолчанию: 'on'

`Noise seeds` - Семена шума
`[23093 23094 23095]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Скалярные начальные числа для гауссова генератора шума для каждой оси акселерометра, заданные как трёхэлементный вектор.

Зависимости

Для включения этого параметра выберите «Шум включен».

Программное использование

Параметр блока: a_seeds

Текст: символьный вектор

Значения: трехэлементный вектор

По умолчанию: '[23093 23094 23095]'

`Noise power` - Мощность шума
`[0.001 0.001 0.001]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Высота спектральной плотности мощности (PSD) белого шума для каждой оси акселерометра, определяемая как трехэлементный вектор, в:

(^m/s2 )/Гц, если для параметра Units установлено значение Metric (MKS)
(^ft/s2 )/Гц, если для параметра Units установлено значение English

Зависимости

Для включения этого параметра выберите «Шум включен».

Программное использование

Параметр блока: a_pow

Текст: символьный вектор

Значения: трехэлементный вектор

По умолчанию: '[0.001 0.001 0.001]'

`Lower and upper output limits` - Минимальное и максимальное значения ускорения
`[-inf -inf -inf inf inf inf]` (по умолчанию) | шестиэлементный вектор

Три минимальных значения и три максимальных значения ускорения в каждой из осей акселерометра, заданных как шестиэлементный вектор, в единицах измерения, указанных в параметре Единицы измерения.

Программное использование

Параметр блока: a_sat

Текст: символьный вектор

Значения: шестиэлементный вектор

По умолчанию: '[-inf -inf -inf inf inf inf]'

Алгоритмы

Идеальные измеренные ускорения ( ${\overset{}{A)}}_{}$ включают ускорение в осях тела в центре тяжести ${\overset{(}{}}_{A}$ b) и эффекты плеча рычага из-за того, что акселерометр не находится в центре тяжести. При необходимости можно удалить силу тяжести в осях тела. Это представлено уравнением:

${\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} Aюimeas=A¯b +ωюb\times {\overset{}{}}_{} \overset{}{} (ω¯b\timesd¯) {\overset{}{\overset{+}{}}}_{} \overset{}{} \overset{}{}$ ω¯˙b×d¯−g¯

где ${\overset{}{λ}}_{}$ b - угловые скорости $,$ фиксированные телом, ω¯˙b - угловые ускорения, фиксированные телом, $\overset{}{а}$ d - плечо рычага. $Плечо$ рычага (d) определяется как расстояние, на которое группа акселерометров находится вперед, вправо и ниже центра тяжести:

$\overset{}{d} \begin{array}{l} =_{} \\ [_{} \\ _{} \end{array} dxdydz \begin{matrix} ] =_{[-} (_{} \\ {xacc}_{-}_{xCG)} \\ _{yacc} -_{} yCG \end{matrix}$ − (zacc − zCG)]

Ориентация осей, используемых для определения местоположения группы акселерометров (_xacc, _yacc, _zacc) и центра тяжести (_xCG, _yCG, _zCG), находится от нулевой опорной точки (обычно носовой) к задней части, справа от вертикальной осевой линии и выше горизонтальной осевой линии. Оси X и Z этих осей измерения противоположны осям, неподвижным в корпусе, которые создают отрицательные знаки в плечах рычагов для осей X и Z.

Измеренные ускорения ( ${\overset{}{A}}_{meas),}$ выводимые этим блоком, содержат источники ошибок и определяются как

${\overset{}{A}}_{_} {\overset{}{meas}}_{= A_} {\overset{}{}}_{imeas} \times {\overset{A}{}}_{_} SFCC + A$ + шум,

Где ${\overset{}{}}_{}$ SFCC является 3-на-3 матрицей масштабных коэффициентов для членов диагонали и рассогласования в недиагональном, ${\overset{}{и}}_{}$ Смещение (A) является смещением.

Ссылки

[1] Роджерс, Р. М., Прикладная математика в интегрированных навигационных системах, AIAA Education Series, 2000.

Расширенные возможности

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

См. также

Насыщенность | Трёхосный гироскоп | Трехосный инерционный измерительный блок

Представлен до R2006a

Документация

Трехосный акселерометр

Описание

Ограничения

Порты

Вход

Ab - Фактические ускорения трехэлементный вектор

ω - Угловые скорости трехэлементный вектор

dω/dt - Угловые ускорения трехэлементный вектор

CG - Расположение центра тяжести трехэлементный вектор

g - Гравитация трехэлементный вектор

Продукция

Ameas - Измеренные ускорения трехэлементный вектор

Параметры

Units - Единицы измерения Metric (MKS) (по умолчанию) | English

Программное использование

Accelerometer location - Расположение акселерометра [0 0 0] (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Программное использование

Subtract gravity - Вычитание силы тяжести on (по умолчанию) | off

Программное использование

Second order dynamics - Динамика второго порядка on (по умолчанию) | off

Программное использование

Natural frequency (rad/sec) - Собственная частота 190 (по умолчанию) | скаляр

Программное использование

Damping ratio - Коэффициент демпфирования 0.707 (по умолчанию) | скаляр

Программное использование

Scale factors and cross-coupling - Масштабные коэффициенты и поперечная муфта [1 0 0; 0 1 0; 0 0 1] (по умолчанию) | матрица 3 на 3

Программное использование

Measurement bias - Смещение измерения [0 0 0] (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Программное использование

Update rate (sec) - Частота обновления 0 (по умолчанию) | скаляр

Программное использование

Noise on Белый шум on (по умолчанию) | off

Программное использование

Noise seeds - Семена шума [23093 23094 23095] (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Зависимости

Программное использование

Noise power - Мощность шума [0.001 0.001 0.001] (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Зависимости

Программное использование

Lower and upper output limits - Минимальное и максимальное значения ускорения [-inf -inf -inf inf inf inf] (по умолчанию) | шестиэлементный вектор

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

`A_b` - Фактические ускорения
трехэлементный вектор

`ω` - Угловые скорости
трехэлементный вектор

`dω/dt` - Угловые ускорения
трехэлементный вектор

`CG` - Расположение центра тяжести
трехэлементный вектор

`g` - Гравитация
трехэлементный вектор

`A_meas` - Измеренные ускорения
трехэлементный вектор

`Units` - Единицы измерения
`Metric (MKS)` (по умолчанию) | `English`

`Accelerometer location` - Расположение акселерометра
`[0 0 0]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

`Subtract gravity` - Вычитание силы тяжести
`on` (по умолчанию) | `off`

`Second order dynamics` - Динамика второго порядка
`on` (по умолчанию) | `off`

`Natural frequency (rad/sec)` - Собственная частота
`190` (по умолчанию) | скаляр

`Damping ratio` - Коэффициент демпфирования
`0.707` (по умолчанию) | скаляр

`Scale factors and cross-coupling` - Масштабные коэффициенты и поперечная муфта
`[1 0 0; 0 1 0; 0 0 1]` (по умолчанию) | матрица 3 на 3

`Measurement bias` - Смещение измерения
`[0 0 0]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

`Update rate (sec)` - Частота обновления
`0` (по умолчанию) | скаляр

`Noise on` Белый шум
`on` (по умолчанию) | `off`

`Noise seeds` - Семена шума
`[23093 23094 23095]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

`Noise power` - Мощность шума
`[0.001 0.001 0.001]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

`Lower and upper output limits` - Минимальное и максимальное значения ускорения
`[-inf -inf -inf inf inf inf]` (по умолчанию) | шестиэлементный вектор

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