3DOF (Wind Axes)

Реализуйте уравнения движения с тремя степенями свободы относительно ветряных осей

Библиотека:
Аэрокосмический Уравнения Движения/ 3DOF

Описание

Блок 3DOF (Wind Axes) реализует три степени уравнения свободы движения относительно ветряных осей. Он рассматривает вращение в вертикальной плоскости ветряной фиксированной координатной системы координат вокруг плоской системы отсчета Земли. Для получения дополнительной информации о повороте и уравнениях движения, см. Алгоритмы .

Ограничения

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

Порты

Вход

расширить все

`_Fx` - Приложенная сила вдоль оси x
скаляр

Приложенная сила вдоль оси x тела, заданная как скаляр, в модулях, выбранных в Units.

Типы данных: double

`_Fz` - 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 тангажа, заданный как скаляр.

Типы данных: double

`g` - Сила тяжести
скаляр

Сила тяжести, заданная как скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Gravity source равным External.

Типы данных: double

Выход

расширить все

`γ` - Угол угла тангажа
скаляр

Угол угла тангажа, в пределах ± pi, возвращается в виде скаляра, в радианах.

Типы данных: double

`_{ωy (rad/s)}` - Угловая скорость тангажа
скаляр

Угловая скорость тангажа, заданная в виде скаляра, в радианах в секунду.

Типы данных: double

`_dωy/dt` - Угловое ускорение тангажа
скаляр

Угловое ускорение тангажа, возвращаемое в виде скаляра, в радианах в секунду за секунду.

Типы данных: double

`_XeZe` - Расположение кузова
двухэлементный вектор

Расположение тела в плоской земной системе координат, (Xe, Ze), возвращаемое как двухэлементный вектор.

Типы данных: double

`_Vw` - Скорость в ветряной системе координат
двухэлементный вектор

Скорость тела, разрешенная в ветряно-фиксированную координатную систему координат, (V, 0), возвращается как двухэлементный вектор.

Типы данных: double

`_AxbAzb` - Ускорение тела
двухэлементный вектор

Ускорение тела относительно неподвижной в теле координатной системы координат (Ax, Az), возвращаемое как двухэлементный вектор.

Типы данных: double

`α` - Угол атаки
скаляр

Угол атаки, возвращаемый в виде скаляра, в радианах.

Типы данных: double

`_AxeAze` - Ускорение тела
двухэлементный вектор

Ускорения тела относительно инерционной (плоской Земли) координатной системы координат, возвращенные как двухэлементный вектор. Обычно вы соединяете этот сигнал с акселерометром.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите флажок Include inertial acceleration.

Типы данных: double

Параметры

расширить все

Главный

`Units` - Входные и выходные модули
`Metric (MKS)` (по умолчанию) | `English (Velocity in ft/s)` | `English (Velocity in kts)`

Входной и выходной модули, заданные как Metric (MKS), English (Velocity in ft/s), или English (Velocity in kts).

Модули	Силы	Момент	Ускорение	Скорость	Положение	Масса	Инерция
`Metric (MKS)`	Ньютон	Ньютон-метр	Метры в секунду за секунду	Метры в секунду	Метры	Килограмм	Килограмм-метр в квадрате
`English (Velocity in ft/s)`	Фунт	Фут-фунт	Футы в секунду за секунду	Футы в секунду	Ноги	Слизняк	Slug foot quared
`English (Velocity in kts)`	Фунт	Фут-фунт	Футы в секунду за секунду	Узлы	Ноги	Слизняк	Slug foot quared

Программное использование

Параметры блоков: units

Тип: Вектор символов

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, заданный согласно следующей таблице.

Тип массы	Описание	По умолчанию для
`Fixed`	Масса постоянна на протяжении всей симуляции.	3DOF (Body Axes) 3DOF (Wind Axes)
`Simple Variable`	Масса и инерция изменяются линейно как функция от массовой скорости.	Simple Variable Mass 3DOF (Body Axes) Simple Variable Mass 3DOF (Wind Axes)
`Custom Variable`	Изменения массы и инерции настраиваются.	Custom Variable Mass 3DOF (Body Axes) Custom Variable Mass 3DOF (Wind Axes)

The Fixed выбор соответствует описанным выше уравнениям движения.

Программное использование

Параметры блоков: mtype

Тип: Вектор символов

Значения: Fixed | Simple Variable | Custom Variable

По умолчанию: 'Fixed'

`Initial airspeed` - Начальная скорость
`100` (по умолчанию) | скаляром

Начальная скорость тела, (V 0), задается как скаляр.

Программное использование

Параметры блоков: V_ini

Тип: Вектор символов

Значения: '100' | скаляр

По умолчанию: '100'

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

Начальный угол между вектором скорости и телом, (α 0), задается как скаляр.

Программное использование

Параметры блоков: alpha_ini

Тип: Вектор символов

Значения: '0' | скаляр

По умолчанию: '0'

`Initial flight path angle` - Начальный угол угла тангажа
`0` (по умолчанию) | скаляром

Начальный угол угла тангажа тела, (γ 0), заданный как скаляр.

Программное использование

Параметры блоков: gamma_ini

Тип: Вектор символов

Значения: '0' | скаляр

По умолчанию: '0'

`Initial body rotation rate` - Начальная скорость вращения тангажа
`0` (по умолчанию) | скаляром

Начальная скорость вращения тангажа (q 0), заданная как скаляр.

Программное использование

Параметры блоков: q_ini

Тип: Вектор символов

Значения: '0' | скаляр

По умолчанию: '0'

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

Начальное расположение тела в плоской земной системе координат, заданное как двухэлементный вектор.

Программное использование

Параметры блоков: pos_ini

Тип: Вектор символов

Значения: '[0 0]' | двухэлементный вектор

По умолчанию: '[0 0]'

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

Начальная масса твёрдого тела, заданная как скаляр.

Программное использование

Параметры блоков: mass

Тип: Вектор символов

Значения: '1.0' | скаляр

По умолчанию: '1.0'

`Inertia body axes` - Инерция тела
`1.0` (по умолчанию) | скаляром

Инерция тела, заданная как скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Mass type равным Fixed.

Программное использование

Параметры блоков: Iyy

Тип: Вектор символов

Значения: '1.0' | скаляр

По умолчанию: '1.0'

`Gravity Source` - Источник гравитации
`Internal` (по умолчанию) | `External`

Источник силы тяжести, заданный как:

`External`	Вход переменной силы тяжести в блок
`Internal`	Постоянная сила тяжести, заданная в маске

Программное использование

Параметры блоков: g_in

Тип: Вектор символов

Значения: 'Internal' | 'External'

По умолчанию: 'Internal'

`Acceleration due to gravity` - Источник гравитации
`9.81` (по умолчанию) | скаляром

Ускорение от силы тяжести, заданное как двойной скаляр и используемое, если выбран внутренний источник силы тяжести. Если гравитацией следует пренебрегать в симуляции, это значение может быть установлено на 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Gravity Source равным Internal.

Программное использование

Параметры блоков: g

Тип: Вектор символов

Значения: '9.81' | скаляр

По умолчанию: '9.81'

`Include inertial acceleration` - Включите порт инерционного ускорения
`off` (по умолчанию) | `on`

Установите этот флажок, чтобы добавить инерционное ускорение в плоскую систему координат Земли выхода порт. Обычно вы соединяете этот сигнал с акселерометром.

Зависимости

Чтобы включить _AxeAze порт, выберите этот параметр.

Программное использование

Параметры блоков: abi_flag

Тип: Вектор символов

Значения: 'off' | 'on'

По умолчанию: 'off'

Атрибуты состояния

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

Имя состояния скорости, заданное как вектор символов.

Программное использование

Параметры блоков: V_statename

Тип: Вектор символов

Значения: '' | скаляр

По умолчанию: ''

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

Имя состояния угла падения, заданное как скаляр.

Программное использование

Параметры блоков: alpha_statename

Тип: Вектор символов

Значения: '' | скаляр

По умолчанию: ''

`Flight path angle: e.g., 'gamma'` - имя состояния угла угла тангажа
`''` (по умолчанию) | вектор символов

Имя состояния угла угла тангажа, заданное как вектор символов.

Программное использование

Параметры блоков: gamma_statename

Тип: Вектор символов

Значения: '' | скаляр

По умолчанию: ''

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

Имена состояний скорости вращения тела, заданные как вектор символов.

Программное использование

Параметры блоков: q_statename

Тип: Вектор символов

Значения: '' | скаляр

По умолчанию: ''

`Position: e.g., {'Xe', 'Ze'}` - имя состояния положения
`''` (по умолчанию) | разделенный списками , разделенными запятыми, окруженный скобками

Позиционные имена состояний, заданные как разделенный списками , разделенными запятыми, окруженный скобками.

Программное использование

Параметры блоков: pos_statename

Тип: Вектор символов

Значения: '' | разделенный запятыми список, окруженный скобками

По умолчанию: ''

Алгоритмы

Блок рассматривает вращение в вертикальной плоскости ветряной фиксированной координатной системы координат вокруг плоской системы отсчета Земли.

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

Уравнения движения

$\begin{array}{l} \dot{V} = \frac{F_{x_{w i n d}}}{m} - g \sin γ \\ \dot{α} = \frac{F_{z_{w i n d}}}{m V \cos β} + q + \frac{g}{V \cos β} \cos γ \\ \dot{q} = \dot{θ} = \frac{M_{y_{b o d y}}}{I_{y y}} \\ \dot{γ} = q - \dot{α} \\ A_{b e} = [\begin{matrix} A_{x e} \\ A_{z e} \end{matrix}] = D C M_{w b} [\frac{F_{w}}{m} - g \sin γ] \\ A_{b b} = [\begin{matrix} {\dot{u}}_{b} \\ {\dot{w}}_{b} \end{matrix}] = D C M_{w b} [\frac{F_{w}}{m} - g \sin γ - {\bar{ω}}_{w} \times {\bar{V}}_{w}] \\ {\bar{F}}_{w} = [\begin{matrix} F_{x_{w i n d}} \\ F_{z_{w i n d}} \end{matrix}], {\bar{V}}_{w} = [\begin{matrix} V_{x_{w i n d}} \\ V_{z}_{_{w i n d}} \end{matrix}], {\bar{ω}}_{w} = q \end{array}$

где приложенные силы действуют в центре тяжести тела.

Ссылки

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

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Введенный в R2006a

Документация

3DOF (Wind Axes)

Описание

Ограничения

Порты

Вход

Fx - Приложенная сила вдоль оси x скаляр

Fz - Приложенная сила вдоль оси z скаляр

M - Приложенный момент тангажа скаляр

g - Сила тяжести скаляр

Зависимости

Выход

γ - Угол угла тангажа скаляр

ωy (rad/s) - Угловая скорость тангажа скаляр

dωy/dt - Угловое ускорение тангажа скаляр

XeZe - Расположение кузова двухэлементный вектор

Vw - Скорость в ветряной системе координат двухэлементный вектор

AxbAzb - Ускорение тела двухэлементный вектор

α - Угол атаки скаляр

AxeAze - Ускорение тела двухэлементный вектор

Зависимости

Параметры

Главный

Units - Входные и выходные модули 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) | скаляром

Программное использование

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

Программное использование

Initial flight path angle - Начальный угол угла тангажа 0 (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

Initial body rotation rate - Начальная скорость вращения тангажа 0 (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

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

Программное использование

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

Программное использование

Inertia body axes - Инерция тела 1.0 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Программное использование

Gravity Source - Источник гравитации Internal (по умолчанию) | External

Программное использование

Acceleration due to gravity - Источник гравитации 9.81 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Программное использование

Include inertial acceleration - Включите порт инерционного ускорения off (по умолчанию) | on

Зависимости

Программное использование

Атрибуты состояния

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

Программное использование

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

Программное использование

Flight path angle: e.g., 'gamma' - имя состояния угла угла тангажа '' (по умолчанию) | вектор символов

Программное использование

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

Программное использование

Position: e.g., {'Xe', 'Ze'} - имя состояния положения '' (по умолчанию) | разделенный списками , разделенными запятыми, окруженный скобками

Программное использование

Алгоритмы

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Aerospace Blockset

Поддержка

`_Fx` - Приложенная сила вдоль оси x
скаляр

`_Fz` - Приложенная сила вдоль оси z
скаляр

`M` - Приложенный момент тангажа
скаляр

`g` - Сила тяжести
скаляр

`γ` - Угол угла тангажа
скаляр

`_{ωy (rad/s)}` - Угловая скорость тангажа
скаляр

`_dωy/dt` - Угловое ускорение тангажа
скаляр

`_XeZe` - Расположение кузова
двухэлементный вектор

`_Vw` - Скорость в ветряной системе координат
двухэлементный вектор

`_AxbAzb` - Ускорение тела
двухэлементный вектор

`α` - Угол атаки
скаляр

`_AxeAze` - Ускорение тела
двухэлементный вектор

`Units` - Входные и выходные модули
`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) | скаляром

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

`Initial flight path angle` - Начальный угол угла тангажа
`0` (по умолчанию) | скаляром

`Initial body rotation rate` - Начальная скорость вращения тангажа
`0` (по умолчанию) | скаляром

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

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

`Inertia body axes` - Инерция тела
`1.0` (по умолчанию) | скаляром

`Gravity Source` - Источник гравитации
`Internal` (по умолчанию) | `External`

`Acceleration due to gravity` - Источник гравитации
`9.81` (по умолчанию) | скаляром

`Include inertial acceleration` - Включите порт инерционного ускорения
`off` (по умолчанию) | `on`

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

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

`Flight path angle: e.g., 'gamma'` - имя состояния угла угла тангажа
`''` (по умолчанию) | вектор символов

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

`Position: e.g., {'Xe', 'Ze'}` - имя состояния положения
`''` (по умолчанию) | разделенный списками , разделенными запятыми, окруженный скобками

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®