Three-axis Accelerometer

Реализуйте трехосевой акселерометр

Библиотека:
Aerospace Blockset/GNC/Навигация

Описание

Блок Three-Axis Accelerometer реализует акселерометр на каждой из трех осей. Для получения дополнительной информации об идеальных измеренных ускорениях, см. Алгоритмы.

Опционально, чтобы применить дискретизации к входам и динамике Three-Axis Accelerometer блоков наряду с нелинейзацией измеренных ускорений, используйте блок Saturation.

Значок Three-axis Accelerometer блока отображает входные и выходные модули, выбранные из параметра Units.

Ограничения

Эффекты вибропендулезной ошибки и гистерезиса не учитываются в этом блоке.
Этот блок не предназначен для моделирования внутренней динамики различных форм инструмента.

Порты

Вход

расширить все

`_Ab` - Фактические ускорения
трехэлементный вектор

Фактические ускорения в фиксированных по телу осях, заданные как трехэлементный вектор, в модулях, заданных в параметре Units.

Типы данных: double

`ω` - Угловые скорости
трехэлементный вектор

Угловые скорости в фиксированных осях тела, заданные как трехэлементный вектор, в радианах в секунду.

Типы данных: double

`dω/dt` - Угловое ускорение
трехэлементный вектор

Угловые ускорения в фиксированных по телу осях, заданные как трехэлементный вектор, в радианах в секунду за секунду.

Типы данных: double

`CG` - Расположение центра тяжести
трехэлементный вектор

Расположение центра тяжести, заданное как трехэлементный вектор, в модулях, заданных в параметре Units.

Типы данных: double

`g` - Сила тяжести
трехэлементный вектор

Сила тяжести в оси тела, заданная как трехэлементный вектор, в модулях, заданных в параметре Units.

Типы данных: double

Выход

расширить все

`_Ameas` - Измеренные ускорения
трехэлементный вектор

Измеренные ускорения от акселерометра, возвращенные как трехэлементный вектор, в модулях, заданных в параметре Units.

Типы данных: double

Параметры

расширить все

`Units` - Модули
`Metric (MKS)` (по умолчанию) | `English`

Входной и выходной модули, заданные как:

Модули	Ускорение	Длина
`Metric (MKS)`	Метры в секунду за секунду	Метры
`English`	Футы в секунду за секунду	Ноги

Программное использование

Параметры блоков: units

Тип: Вектор символов

Значения: 'Metric (MKS)' | 'English'

По умолчанию: 'Metric (MKS)'

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

Расположение группы акселерометров, заданное как трехэлементный вектор, измеренное от нулевой данной величины (обычно носового) до заднего, справа от вертикальной осевой линии и выше горизонтальной осевой линии. Эта ссылка измерения является той же самой для входного параметра центра тяжести. Модули являются модулями, заданными в параметре Units.

Программное использование

Параметры блоков: acc

Тип: Вектор символов

Значения: трехэлементный вектор

По умолчанию: '[0 0 0]'

`Subtract gravity` - Вычесть силу тяжести
`on` (по умолчанию) | `off`

Чтобы вычесть силу тяжести из показаний ускорения, установите этот флажок.

Программное использование

Параметры блоков: gtype

Тип: Вектор символов

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

Параметры блоков: dtype_a

Тип: Вектор символов

Значения: 'on' | 'off'

По умолчанию: 'on'

`Natural frequency (rad/sec)` - Естественная частота
`190` (по умолчанию) | скаляром

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

Программное использование

Параметры блоков: w_a

Тип: Вектор символов

Значения: двойной скаляр

По умолчанию: '190'

`Damping ratio` - Коэффициент затухания
`0.707` (по умолчанию) | скаляром

Коэффициент затухания акселерометра, заданная как двойной скаляр, без размерностей.

Программное использование

Параметры блоков: z_a

Тип: Вектор символов

Значения: двойной скаляр

По умолчанию: '0.707'

`Scale factors and cross-coupling` - Масштабные коэффициенты и поперечные связи
`[1 0 0; 0 1 0; 0 0 1]` (по умолчанию) | матрицу 3 на 3

Масштабные коэффициенты и перекрестные связи, заданные как матрица 3 на 3, для смещения акселерометра от осей тела и для масштабирования ускорений вдоль осей тела.

Программное использование

Параметры блоков: a_sf_cc

Тип: Вектор символов

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 вдоль осей акселерометра, заданные как трехэлементный вектор, в модулях, заданных в параметре Units.

Программное использование

Параметры блоков: a_bias

Тип: Вектор символов

Значения: матрица 3 на 3

По умолчанию: '[0 0 0]'

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

Частота обновления акселерометра, заданная как двойной скаляр, в секундах. Частота обновления 0 создает непрерывный акселерометр. Если установлен флажок Noise on, а частота обновления равна 0, блок обновляет шум со скоростью 0,1.

Совет

Если вы:

Обновите это значение параметров до 0 (непрерывно)
Сконфигурируйте решатель с фиксированным шагом для модели

необходимо также установить флажок Automatically handle rate transition for data transfer на панели Solver. Этот флажок позволяет программному обеспечению правильно обрабатывать переходы скорости.

Программное использование

Параметры блоков: a_Ts

Тип: Вектор символов

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

Параметры блоков: a_rand

Тип: Вектор символов

Значения: 'on' | 'off'

По умолчанию: 'on'

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

Скалярные начальные значения для генератора Гауссова шума для каждой оси акселерометра, заданные как трехэлементный вектор.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Noise on.

Программное использование

Параметры блоков: a_seeds

Тип: Вектор символов

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 степени (PSD) белого шума для каждой оси акселерометра, заданная в виде трехэлементного вектора, в:

(м/с²)/Гц, когда Units установлено в Metric (MKS)
(футы/с²)/Гц, когда Units установлено в English

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Noise on.

Программное использование

Параметры блоков: a_pow

Тип: Вектор символов

Значения: трехэлементный вектор

По умолчанию: '[0.001 0.001 0.001]'

`Lower and upper output limits` - Минимальные и максимальные значения ускорения
`[-inf -inf -inf inf inf inf]` (по умолчанию) | вектор с шестью элементами

Три минимальных значения и три максимальных значения ускорения в каждой из осей акселерометра, заданные как вектор с шестью элементами, в модулях, заданных в параметре Units.

Программное использование

Параметры блоков: a_sat

Тип: Вектор символов

Значения: вектор с шестью элементами

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

Алгоритмы

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

${\bar{A}}_{i m e a s} = {\bar{A}}_{b} + {\bar{ω}}_{b} \times ({\bar{ω}}_{b} \times \bar{d}) + {\dot{\bar{ω}}}_{b} \times \bar{d} - \bar{g}$

где ${\bar{ω}}_{b}$ являются фиксированными угловыми скоростями тела, ${\dot{\bar{ω}}}_{b}$ являются фиксированными по телу угловыми ускорениями, и $\bar{d}$ - рычажное плечо. Рычажное плечо ( $\bar{d}$ ) определяется как расстояния, на которых группа акселерометров находится вперед, справа и ниже центра тяжести:

$\bar{d} = [\begin{array}{l} d_{x} \\ d_{y} \\ d_{z} \end{array}] = [\begin{matrix} - (x_{a c c} - x_{C G}) \\ y_{a c c} - y_{C G} \\ - (z_{a c c} - z_{C G}) \end{matrix}]$

Ориентация осей, используемых для определения местоположения группы акселерометров (_xacc, _yacc, _zacc) и центра тяжести (_xCG, _yCG, _zCG), от нулевой данной величины (обычно носа) до заднего, справа от вертикальной осевой линии и выше горизонтальной осевой линии. Ось X и ось Z этих осей измерения противоположны фиксированным осям тела, которые формируют отрицательные знаки в рычажных рычагах для оси X и оси Z.

Измеренные ускорения ( ${\bar{A}}_{m e a s}$ ) вывод этого блока содержит источники ошибок и определяются как

${\bar{A}}_{m e a s} = {\bar{A}}_{i m e a s} \times {\bar{A}}_{S F C C} + {\bar{A}}_{b i a s} + n o i s e,$

где ${\bar{A}}_{S F C C}$ является матрицей 3 на 3 масштабирующих коэффициентов на диагонали и членов расхождения в недиагональной, и ${\bar{A}}_{b i a s}$ являются смещениями.

Ссылки

[1] Rogers, R. M., Applied Mathematics in Integrated Navigation Systems, AIAA Education Series, 2000.

Документация

Three-axis Accelerometer

Описание

Ограничения

Порты

Вход

Ab - Фактические ускорения трехэлементный вектор

ω - Угловые скорости трехэлементный вектор

dω/dt - Угловое ускорение трехэлементный вектор

CG - Расположение центра тяжести трехэлементный вектор

g - Сила тяжести трехэлементный вектор

Выход

Ameas - Измеренные ускорения трехэлементный вектор

Параметры

Units - Модули Metric (MKS) (по умолчанию) | English

Программное использование

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

Программное использование

Subtract gravity - Вычесть силу тяжести on (по умолчанию) | off

Программное использование

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

Программное использование

Natural frequency (rad/sec) - Естественная частота 190 (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

Damping ratio - Коэффициент затухания 0.707 (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

Scale factors and cross-coupling - Масштабные коэффициенты и поперечные связи [1 0 0; 0 1 0; 0 0 1] (по умолчанию) | матрицу 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) | скаляром

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 - Минимальные и максимальные значения ускорения [-inf -inf -inf inf inf inf] (по умолчанию) | вектор с шестью элементами

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

`_Ab` - Фактические ускорения
трехэлементный вектор

`ω` - Угловые скорости
трехэлементный вектор

`dω/dt` - Угловое ускорение
трехэлементный вектор

`CG` - Расположение центра тяжести
трехэлементный вектор

`g` - Сила тяжести
трехэлементный вектор

`_Ameas` - Измеренные ускорения
трехэлементный вектор

`Units` - Модули
`Metric (MKS)` (по умолчанию) | `English`

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

`Subtract gravity` - Вычесть силу тяжести
`on` (по умолчанию) | `off`

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

`Natural frequency (rad/sec)` - Естественная частота
`190` (по умолчанию) | скаляром

`Damping ratio` - Коэффициент затухания
`0.707` (по умолчанию) | скаляром

`Scale factors and cross-coupling` - Масштабные коэффициенты и поперечные связи
`[1 0 0; 0 1 0; 0 0 1]` (по умолчанию) | матрицу 3 на 3

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

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

`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` - Минимальные и максимальные значения ускорения
`[-inf -inf -inf inf inf inf]` (по умолчанию) | вектор с шестью элементами

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