Crossover Pilot Model

Представление модели перекрестного пилот-сигнала

Библиотека:
Аэрокосмический Blockset/Пилотные модели

Описание

Блок Crossover Pilot Model представляет пилотную модель, описанную в Математических Моделях Поведения Пилота Человека [1]). Эта пилотная модель является одной входной, одной выходной (SISO) моделью, которая представляет некоторые аспекты поведения человека при управлении самолетом.

Модель Crossover Pilot учитывает комбинированную динамику человеческого пилота и самолета, используя форму, описанную в Алгоритмах вокруг частоты среза.

Этот блок имеет нелинейное поведение. Если вы хотите линеаризировать блок (для примера, с одним из linmod functions), вам может потребоваться изменить порядок аппроксимации Паде. Реализация блока Crossover Pilot Model включает блок Transport Delay с Pade order (for linearization) набора параметров для 2 по умолчанию. Чтобы изменить это значение, используйте set_param функция, например:

set_param(gcb,'pade','3')

При моделировании моделей пилотного сигнала человека используйте этот блок для большей точности, чем это предусмотрено блоком Tustin Pilot Model. Этот блок также менее точен, чем блок Precision Pilot Model.

Порты

Вход

расширить все

`x com` - Сигнальная команда
скаляр

Команда сигнала, которой управляет пилот- модель, заданная как скаляр.

Типы данных: double

`x` - Сигнал
скаляр

Сигнал, которым управляет пилотная модель, заданный как скаляр.

Типы данных: double

Выход

расширить все

`u` - Команда самолета
скаляр

Команда самолета, возвращается в виде скаляра.

Типы данных: double

Параметры

расширить все

`Type of control` - Динамическое управление
`Proportional` (по умолчанию) | `Rate or velocity` | `Spiral divergence` | `Second order - Short period` | `Acceleration()` | `Roll attitude()` | `Unstable short period()` | `Second order - Phugoid()`

Динамическое управление, которое должно иметь пилот над самолетом. В этой таблице перечислены опции и связанная динамика.

Опция (Управляемый Элемент Передаточной функции) Передаточная функция управляемого элемента (_{Y c} ) Передаточная функция пилота (_{Y p} ) _{Y c} Y p Примечания

Опция (Управляемый Элемент Передаточной функции)	Передаточная функция управляемого элемента (_{Y c} )	Передаточная функция пилота (_{Y p} )	_{Y c} Y p	Примечания
`Proportion al`	$K_{c}$	$\frac{K_{p} e^{- τ s}}{s}$	$\frac{K_{c} K_{p} e^{- τ s}}{s}$
`Rate or velocity`	$\frac{K_{c}}{s}$	$K_{p} e^{- τ s}$	$\frac{K_{c} K_{p} e^{- τ s}}{s}$
`Spiral divergence`	$\frac{K_{c}}{T_{I} s - 1}$	$K_{p} e^{- τ s}$	$\frac{K_{c} K_{p} e^{- τ s}}{(T_{I} s - 1)}$
`Second order - Short period`	$\frac{K_{c} ω_{n}^{2}}{s^{2} + 2 ζ ω_{n} s + ω_{n}^{2}}$	$\frac{K_{p} e^{- τ s}}{T_{I} s + 1}$	$\begin{array}{l} \frac{K_{c} ω_{n}^{2}}{s^{2} + 2 ζ ω_{n} s + ω_{n}^{2}} \times \\ \frac{K_{p} e^{- τ s}}{T_{I} s + 1} \end{array}$	Короткий период, с $ω_{n} > 1 / τ$
`Acceleration (*)`	$\frac{K_{c}}{s^{2}}$	$K_{p} s e^{- τ s}$	$\frac{K_{c} K_{p} e^{- τ s}}{s}$
`Roll attitude (*)`	$\frac{K_{c}}{s (T_{I} s + 1)}$	$K_{p} (T_{L} s + 1) e^{- τ s}$	$\frac{K_{c} K_{p} e^{- τ s}}{s}$	С T _L ≈ T _I
`Unstable short period(*)`	$\frac{K_{c}}{(T_{I 1} s + 1) (T_{I 2} s - 1)}$	$K_{p} (T_{L} s + 1) e^{- τ s}$	$\frac{K_{c} K_{p} e^{- τ s}}{(T_{I 2} s - 1)}$	С T _L ≈ T _I1
`Second order - Phugoid(*)`	$\frac{K_{c} ω_{n}^{2}}{s^{2} + 2 ζ ω_{n} s + ω_{n}^{2}}$	$K_{p} (T_{L} s + 1) e^{- τ s}$	$\frac{K_{c} K_{p} ω_{n}^{2} e^{- τ s}}{s}$	Пхугоид, с $\begin{array}{l} ω_{n} ≪ 1 / τ, \\ 1 / T_{L} \approx ζ ω_{n} \end{array}$

Proportion al

$K_{c}$

$\frac{K_{p} e^{- τ s}}{s}$

$\frac{K_{c} K_{p} e^{- τ s}}{s}$

Rate or velocity

$\frac{K_{c}}{s}$

$K_{p} e^{- τ s}$

$\frac{K_{c} K_{p} e^{- τ s}}{s}$

Spiral divergence

$\frac{K_{c}}{T_{I} s - 1}$

$K_{p} e^{- τ s}$

$\frac{K_{c} K_{p} e^{- τ s}}{(T_{I} s - 1)}$

Second order - Short period

$\frac{K_{c} ω_{n}^{2}}{s^{2} + 2 ζ ω_{n} s + ω_{n}^{2}}$

$\frac{K_{p} e^{- τ s}}{T_{I} s + 1}$

$\begin{array}{l} \frac{K_{c} ω_{n}^{2}}{s^{2} + 2 ζ ω_{n} s + ω_{n}^{2}} \times \\ \frac{K_{p} e^{- τ s}}{T_{I} s + 1} \end{array}$

Короткий
период,
с

ω_{n} > 1 / τ

Acceleration (*)

$\frac{K_{c}}{s^{2}}$

$K_{p} s e^{- τ s}$

$\frac{K_{c} K_{p} e^{- τ s}}{s}$

Roll attitude (*)

$\frac{K_{c}}{s (T_{I} s + 1)}$

$K_{p} (T_{L} s + 1) e^{- τ s}$

$\frac{K_{c} K_{p} e^{- τ s}}{s}$

С
T _L ≈ T _I

Unstable short period(*)

$\frac{K_{c}}{(T_{I 1} s + 1) (T_{I 2} s - 1)}$

$K_{p} (T_{L} s + 1) e^{- τ s}$

$\frac{K_{c} K_{p} e^{- τ s}}{(T_{I 2} s - 1)}$

С
T _L ≈ T _I1

Second order - Phugoid(*)

$\frac{K_{c} ω_{n}^{2}}{s^{2} + 2 ζ ω_{n} s + ω_{n}^{2}}$

$K_{p} (T_{L} s + 1) e^{- τ s}$

$\frac{K_{c} K_{p} ω_{n}^{2} e^{- τ s}}{s}$

Пхугоид,
с

\begin{array}{l} ω_{n} ≪ 1 / τ, \\ 1 / T_{L} \approx ζ ω_{n} \end{array}

* Указывает, что пилотная модель включает блок Derivative, который производит числовую производную. По этой причине не отправляйте прерывистый (такой как шаг) или шумный вход в блок Crossover Pilot Model. Такие входы могут вызвать большие выходы, которые могут сделать систему нестабильной.

Эта таблица определяет переменные, используемые в списке опций управления.

Переменная	Описание
К _с	Коэффициент усиления самолета.
K _p	Коэффициент усиления пилота.
τ	Задержка управления.
T _I	Задержка константа.
T _L	Свинцовая константа.
ζ	Коэффициент затухания для самолета.
.rn	Естественная частота самолета.

Зависимости

Параметры Crossover Pilot Model включаются и отключаются в соответствии с опциями Type of control. Параметры Calculated value, Controlled element gain, Pilot gain, Crossover frequency (rad/s) и Pilot time delay(s) всегда включены.

Программное использование

Параметры блоков: sw_popup

Тип: Вектор символов

По умолчанию: 'Proportion'

`Calculated value` - Частота перекрестного переключения или коэффициент усиления пилот-сигнала
`Crossover frequency` (по умолчанию) | `Pilot gain`

Частота среза или значение усиления пилот-сигнала, которое вы хотите, чтобы блок вычислял:

Crossover frequency - Блок вычисляет значение перекрестной частоты. Это значение параметров отключено.
Pilot gain - Блок вычисляет значение усиления пилот-сигнала. Это значение параметров отключено.

Программное использование

Параметры блоков: freq_gain_popup

Тип: Вектор символов

Значения: 'Crossover frequency' | 'Pilot gain'

По умолчанию: 'Crossover frequency'

`Controlled element gain` - Коэффициент усиления управляемого элемента
`1` (по умолчанию) | скаляром

Коэффициент усиления управляемого элемента, заданный как двойной скаляр.

Программное использование

Параметры блоков: Kc

Тип: Вектор символов

Значения: двойной скаляр

По умолчанию: '1'

`Pilot gain` - Коэффициент усиления пилота
`3` (по умолчанию) | скаляром

Коэффициент усиления пилот-сигнала, заданный как двойной скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Calculated value равным Pilot gain.

Программное использование

Параметры блоков: Kp

Тип: Вектор символов

Значения: двойной скаляр

По умолчанию: '3'

`Crossover frequency (rad/s)` - Частота среза
`3` (по умолчанию) | скаляром в области значений 1 и 10

Частота среза значение, заданное как двойной скаляр, в рада/с. Значение должно находиться в области значений от 1 до 10.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Calculated value равным Crossover frequency.

Программное использование

Параметры блоков: omega_c

Тип: Вектор символов

Значения: двойной скаляр

По умолчанию: '3'

`Pilot time delay(s)` - Задержка пилота
`0.1` (по умолчанию) | скаляром

Общая задержка пилота, заданная как двойной скаляр, в секундах. Это значение обычно находится в диапазоне от 0,1 с до 0,2 с.

Программное использование

Параметры блоков: time_delay

Тип: Вектор символов

Значения: двойной скаляр

По умолчанию: '0.1'

`Pilot lead constant` - Постоянная управления выводом
`1` (по умолчанию) | скаляром

Пилотная свинцовая константа, заданная как двойной скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Type of control одну из следующих опций:

Roll attitude (*)
Unstable short period (*)
Second order - Phygoid(*)

Программное использование

Параметры блоков: T

Тип: Вектор символов

Значения: двойной скаляр

По умолчанию: '1'

`Pilot lag constant` - Постоянная задержка пилота
`5` (по умолчанию) | скаляром

Постоянная задержки пилота, заданная как двойной скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Type of control равным Second order - Short period.

Программное использование

Параметры блоков: Ti

Тип: Вектор символов

Значения: двойной скаляр

По умолчанию: '5'

Алгоритмы

Модель кроссовера учитывает комбинированную динамику пилотирования человека и самолета, используя следующую форму вокруг частоты среза:

$Y_{p} Y_{c} = \frac{ω_{c} e^{- τ s}}{s},$

Где:

Переменная	Описание
_{Y p}	Передаточная функция пилота.
_{Y c}	Передаточная функция самолета.
_{ω c}	Частота среза.
τ	Время задержки транспорта, вызванное нейромышечной системой управления.

При изменении динамики самолета (_Yc) _Yp изменяется соответственно.

Примечание

Этот блок действителен только вокруг частоты среза. Это недопустимо для дискретных входов, таких как шаг.

Ссылки

[1] McRuer, D. T., Krendel, E., Mathematical Models of Human Pilot Behavior. Консультативная группа по аэрокосмическим исследованиям и разработкам AGARDograph 188, январь 1974 года.

Расширенные возможности

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

См. также

linmod | Precision Pilot Model | Transport Delay | Tustin Pilot Model

Введенный в R2012b

Документация

Crossover Pilot Model

Описание

Порты

Вход

`x com` - Сигнальная команда
скаляр

`x` - Сигнал
скаляр

Выход

`u` - Команда самолета
скаляр

Параметры

`Type of control` - Динамическое управление
`Proportional` (по умолчанию) | `Rate or velocity` | `Spiral divergence` | `Second order - Short period` | `Acceleration()` | `Roll attitude()` | `Unstable short period()` | `Second order - Phugoid()`

Зависимости

Программное использование

`Calculated value` - Частота перекрестного переключения или коэффициент усиления пилот-сигнала
`Crossover frequency` (по умолчанию) | `Pilot gain`

Программное использование

`Controlled element gain` - Коэффициент усиления управляемого элемента
`1` (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

`Pilot gain` - Коэффициент усиления пилота
`3` (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Программное использование

`Crossover frequency (rad/s)` - Частота среза
`3` (по умолчанию) | скаляром в области значений 1 и 10

Зависимости

Программное использование

`Pilot time delay(s)` - Задержка пилота
`0.1` (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

`Pilot lead constant` - Постоянная управления выводом
`1` (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Программное использование

`Pilot lag constant` - Постоянная задержка пилота
`5` (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

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

Документация

Crossover Pilot Model

Описание

Порты

Вход

x com - Сигнальная команда скаляр

x - Сигнал скаляр

Выход

u - Команда самолета скаляр

Параметры

Type of control - Динамическое управление Proportional (по умолчанию) | Rate or velocity | Spiral divergence | Second order - Short period | Acceleration(*) | Roll attitude(*) | Unstable short period(*) | Second order - Phugoid(*)

Зависимости

Программное использование

Calculated value - Частота перекрестного переключения или коэффициент усиления пилот-сигнала Crossover frequency (по умолчанию) | Pilot gain

Программное использование

Controlled element gain - Коэффициент усиления управляемого элемента 1 (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

Pilot gain - Коэффициент усиления пилота 3 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Программное использование

Crossover frequency (rad/s) - Частота среза 3 (по умолчанию) | скаляром в области значений 1 и 10

Зависимости

Программное использование

Pilot time delay(s) - Задержка пилота 0.1 (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

Pilot lead constant - Постоянная управления выводом 1 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Программное использование

Pilot lag constant - Постоянная задержка пилота 5 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

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

`x com` - Сигнальная команда
скаляр

`x` - Сигнал
скаляр

`u` - Команда самолета
скаляр

`Type of control` - Динамическое управление
`Proportional` (по умолчанию) | `Rate or velocity` | `Spiral divergence` | `Second order - Short period` | `Acceleration()` | `Roll attitude()` | `Unstable short period()` | `Second order - Phugoid()`

`Calculated value` - Частота перекрестного переключения или коэффициент усиления пилот-сигнала
`Crossover frequency` (по умолчанию) | `Pilot gain`

`Controlled element gain` - Коэффициент усиления управляемого элемента
`1` (по умолчанию) | скаляром

`Pilot gain` - Коэффициент усиления пилота
`3` (по умолчанию) | скаляром

`Crossover frequency (rad/s)` - Частота среза
`3` (по умолчанию) | скаляром в области значений 1 и 10

`Pilot time delay(s)` - Задержка пилота
`0.1` (по умолчанию) | скаляром

`Pilot lead constant` - Постоянная управления выводом
`1` (по умолчанию) | скаляром

`Pilot lag constant` - Постоянная задержка пилота
`5` (по умолчанию) | скаляром

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