3DOF (Wind Axes)

Реализуйте три уравнения степеней свободы движения относительно осей ветра

Библиотека:
Aerospace Blockset / уравнения Движения / 3DOF

Описание

Блок 3DOF (Wind Axes) реализует три уравнения степеней свободы движения относительно осей ветра. Это рассматривает вращение в вертикальной плоскости зафиксированной ветром координатной системы координат о плоской Наземной системе координат. Для получения дополнительной информации о вращении и уравнениях движения, см. Алгоритмы.

Ограничения

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

Порты

Входной параметр

развернуть все

`_Fx` — Приложенная сила вдоль ветра x - ось
скаляр

Приложенная сила вдоль ветра x - ось в виде скаляра, в модулях выбрана в Units.

Типы данных: double

`_Fz` — Приложенная сила вдоль ветра z - ось
скаляр

Приложенная сила вдоль ветра z - ось в виде скаляра.

Типы данных: double

`M` — Прикладной момент подачи
скаляр

Прикладной момент подачи в виде скаляра.

Типы данных: double

`g` — Сила тяжести
скаляр

Сила тяжести в виде скаляра.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Gravity source на External.

Типы данных: double

Вывод

развернуть все

— Угол угла тангажа
скаляр

Угол угла тангажа, в ±pi, возвратился как скаляр в радианах.

Типы данных: double

`q` — Передайте угловой уровень
скаляр

Передайте угловой уровень, возвращенный как скаляр, в радианах в секунду.

Типы данных: double

`dq/dt` — Передайте угловое ускорение
скаляр

Передайте угловое ускорение, возвращенное, когда скаляр, в радианах в секунду придал квадратную форму.

Типы данных: double

`_XeZe` — Местоположение тела
двухэлементный вектор

Местоположение тела в плоской Наземной системе координат, (Xe, Ze), возвращенном как двухэлементный вектор.

Типы данных: double

`_Vw` — Скорость в зафиксированной ветром системе координат
двухэлементный вектор

Скорость тела разрешена в зафиксированную ветром координатную систему координат, (V, 0), возвращенный как двухэлементный вектор.

Типы данных: double

`_AxbAzb` — Ускорение тела
двухэлементный вектор

Ускорение тела относительно зафиксированной телом координатной системы координат, (Ax, Az), возвращенного как двухэлементный вектор.

Типы данных: double

— Угол нападения
скаляр

Угол нападения, возвращенного как скаляр, в радианах.

Типы данных: double

`_AxeAze` — Ускорение тела
двухэлементный вектор

Ускорения тела относительно инерционного (плоская Земля) координируют систему координат, возвращенную как двухэлементный вектор. Вы обычно соединяете этот сигнал с акселерометром.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите флажок Include inertial acceleration.

Типы данных: double

Параметры

развернуть все

Основной

`Units` — Модули ввода и вывода
`Metric (MKS)` (значение по умолчанию) | `English (Velocity in ft/s)` | `English (Velocity in kts)`

Модули ввода и вывода в виде 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 придали квадратную форму	Метры в секунду	Метры	Килограмм	Килограммометр придал квадратную форму
`English (Velocity in ft/s)`	Фунт	Футо-фунт	Футы в секунду за секунду	Ноги в секунду	Футы	Slug	Отложите нога придала квадратную форму
`English (Velocity in kts)`	Фунт	Футо-фунт	Футы в секунду за секунду	Узлы	Футы	Slug	Отложите нога придала квадратную форму

Программируемое использование

Параметры блоков: units

Ввод: символьный вектор

Значения: Metric (MKS) | English (Velocity in ft/s) | English (Velocity in kts)

Значение по умолчанию: Metric (MKS)

`Axes` — Тело или оси ветра
`Wind` (значение по умолчанию) | `Body`

Тело или оси ветра в виде Wind или Body

Программируемое использование

Параметры блоков: axes

Ввод: символьный вектор

Значения: Wind | Body

Значение по умолчанию: Wind

`Mass type` — Массовый тип
`Fixed` (значение по умолчанию) | `Simple Variable` | `Custom Variable`

Массовый тип, заданный согласно следующей таблице.

Массовый тип	Описание	Значение по умолчанию для
`Fixed`	Масса является постоянной в течение симуляции.	3DOF (Body Axes) 3DOF (Wind Axes)
`Simple Variable`	Масса и инерция варьируются линейно в зависимости от массового уровня.	Simple Variable Mass 3DOF (Body Axes) Simple Variable Mass 3DOF (Wind Axes)
`Custom Variable`	Масса и изменения инерции настраиваемы.	Custom Variable Mass 3DOF (Body Axes) Custom Variable Mass 3DOF (Wind Axes)

Fixed выбор соответствует ранее описанным уравнениям движения.

Программируемое использование

Параметры блоков: mtype

Ввод: символьный вектор

Значения: Fixed | Simple Variable | Custom Variable

Значение по умолчанию: 'Fixed'

`Initial airspeed` — Начальная скорость
100 (значение по умолчанию) | скаляр

Начальная скорость тела, (V ₀) в виде скаляра.

Программируемое использование

Параметры блоков: V_ini

Ввод: символьный вектор

Значения: '100' | скаляр

Значение по умолчанию: '100'

`Initial flight path angle` — Начальный угол угла тангажа
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Начальный угол угла тангажа тела, (γ ₀) в виде скаляра.

Программируемое использование

Параметры блоков: gamma_ini

Ввод: символьный вектор

Значения: '0' | скаляр

Значение по умолчанию: '0'

`Initial body rotation rate` — Начальный уровень вращения тангажа
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Начальный уровень вращения тангажа, (q ₀) в виде скаляра.

Программируемое использование

Параметры блоков: q_ini

Ввод: символьный вектор

Значения: '0' | скаляр

Значение по умолчанию: '0'

`Initial incidence` — Начальный угол
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Начальный угол между вектором скорости и телом, (α ₀) в виде скаляра.

Программируемое использование

Параметры блоков: alpha_ini

Ввод: символьный вектор

Значения: '0' | скаляр

Значение по умолчанию: '0'

`Initial position (x,z)` — Начальное местоположение
[0 0] (значение по умолчанию) | двухэлементный вектор

Начальное местоположение тела в плоской Наземной системе координат в виде двухэлементного вектора.

Программируемое использование

Параметры блоков: pos_ini

Ввод: символьный вектор

Значения: '[0 0]' | двухэлементный вектор

Значение по умолчанию: '[0 0]'

`Initial mass` — Начальная масса
1.0 (значение по умолчанию) | скаляр

Начальная масса твердого тела в виде скаляра.

Программируемое использование

Параметры блоков: mass

Ввод: символьный вектор

Значения: '1.0' | скаляр

Значение по умолчанию: '1.0'

`Inertia body axes` — Инерция тела
1.0 (значение по умолчанию) | скаляр

Инерция тела в виде скаляра.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Mass type на Fixed.

Программируемое использование

Параметры блоков: Iyy

Ввод: символьный вектор

Значения: '1.0' | скаляр

Значение по умолчанию: '1.0'

`Gravity Source` — Источник силы тяжести
`Internal` (значение по умолчанию) | `External`

Источник силы тяжести в виде:

`External`	Переменный вход силы тяжести, чтобы блокироваться
`Internal`	Постоянная сила тяжести задана в маске

Программируемое использование

Параметры блоков: g_in

Ввод: символьный вектор

Значения: 'Internal' | 'External'

Значение по умолчанию: 'Internal'

`Acceleration due to gravity` — Источник силы тяжести
9.81 (значение по умолчанию) | скаляр

Ускорение из-за силы тяжести в виде двойного скаляра и используемый, если внутренний источник силы тяжести выбран. Если силой тяжести нужно пропустить в симуляции, это значение может быть установлено к 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Gravity Source на Internal.

Программируемое использование

Параметры блоков: g

Ввод: символьный вектор

Значения: '9.81' | скаляр

Значение по умолчанию: '9.81'

`Include inertial acceleration` — Включайте инерционный ускоряющий порт
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Установите этот флажок, чтобы добавить, что инерционное ускорение в плоской Земле структурирует выходной порт. Вы обычно соединяете этот сигнал с акселерометром.

Зависимости

Чтобы включить порт _AxeAze, выберите этот параметр.

Программируемое использование

Параметры блоков: abi_flag

Ввод: символьный вектор

Значения: 'off' | 'on'

Значение по умолчанию: 'off'

Атрибуты состояния

Присвойте уникальное имя каждому состоянию. Можно использовать имена состояния вместо путей к блоку во время линеаризации.

Количество имен должно совпадать с количеством состояний, как показано для каждого элемента, или быть пустым. Установите все или ни одно из состояний блока.
Чтобы присвоить имена к одно-переменным состояниям, введите уникальные имена между кавычками, например, 'q' или "q".
Чтобы присвоить имена к 2D переменным состояниям, введите список, разделенный запятыми, окруженный фигурными скобками, например, {'Xe','Ze'}.
Если параметр состояния пуст (' '), никакое имя не присвоено.
Присваивать имена состояния с переменной в MATLAB^® рабочая область, введите переменную без кавычек. Переменная может быть вектором символов, массивом ячеек из символьных векторов или строкой.

`Velocity: e.g., 'V'` — Скоростное имя состояния
`''` (значение по умолчанию) | вектор символов

Скоростное имя состояния в виде вектора символов или строки.

Программируемое использование

Параметры блоков: V_statename

Ввод: вектор символов | строка

Значения: '' | скаляр

Значение по умолчанию: ''

`Position: e.g., {'Xe', 'Ze'}` — Имя состояния положения
`''` (значение по умолчанию) | список, разделенный запятыми окружается фигурными скобками

Состояние положения называет в виде списка, разделенного запятыми окруженный фигурными скобками.

Программируемое использование

Параметры блоков: pos_statename

Ввод: символьный вектор

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

Значение по умолчанию: ''

`Body rotation rate: e.g., 'q'` — Вращение тела утверждает имя
`''` (значение по умолчанию) | скаляр

Уровень вращения тела утверждает имена в виде вектора символов или строки.

Программируемое использование

Параметры блоков: q_statename

Ввод: вектор символов | строка

Значения: '' | скаляр

Значение по умолчанию: ''

`Flight path angle: e.g., 'gamma'` — Угол угла тангажа утверждает имя
`''` (значение по умолчанию)

Угол угла тангажа утверждает имя в виде вектора символов или строки.

Программируемое использование

Параметры блоков: gamma_statename

Ввод: вектор символов | строка

Значения: '' | скаляр

Значение по умолчанию: ''

`Incidence angle e.g., 'alpha'` — Имя состояния угла установки
`''` (значение по умолчанию) | скаляр

Имя состояния угла установки в виде вектора символов или строки.

Программируемое использование

Параметры блоков: alpha_statename

Ввод: вектор символов | строка

Значения: '' | скаляр

Значение по умолчанию: ''

Алгоритмы

Блок рассматривает вращение в вертикальной плоскости зафиксированной ветром координатной системы координат о плоской Наземной системе координат.

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

Уравнения движения

$\begin{array}{l} A_{x b} = A_{x e} - q V \sin α \\ A_{z b} = A_{z e} + q V \cos α \\ A_{x e} = (\frac{F_{x}}{m} - g \sin γ) \cos α - (\frac{F_{z}}{m} + g \cos γ) \sin α \\ A_{z e} = (\frac{F_{x}}{m} - g \sin γ) \sin α + (\frac{F_{z}}{m} + g \cos γ) \cos α \\ \dot{V} = \frac{F_{x}}{m} - g \sin γ \\ {\dot{X}}_{e} = V \cos γ \\ {\dot{Z}}_{e} = - V \sin γ \\ \dot{q} = \frac{M_{y}}{I_{y y}} \\ \dot{γ} = q - \dot{α} \\ \dot{α} = \frac{F_{z}}{m V} + \frac{g}{V} \cos γ + q \end{array}$

где приложенные силы приняты, чтобы действовать в центре тяжести тела. Входные переменные являются силами осей ветра _Fx и _Fz и момент тела _My. g является дополнительной входной переменной.

Вопросы совместимости

развернуть все

3DOF (оси ветра) изменения блока

Поведение изменяется в R2021b

Уравнения 3DOF движения были обновлены. Существующие модели создали до R2021b, которые содержат уравнения 3DOF блоков движения, продолжают запускаться. Если вы заменяете pre-R2021b версию уравнения 3DOF блока движения с R2021b или более позднюю версию, ваша обновленная сила модели имеют более высокую тенденцию для алгебраических циклов. Для примера того, как удалить алгебраические циклы, использующие единичные задержки, смотрите, Удаляют Алгебраические Циклы. Для получения дополнительной информации об алгебраических циклах, смотрите, Идентифицируют Алгебраические Циклы в Вашей Модели.

Ссылки

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

Расширенные возможности

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

Введен в R2006a

Документация

3DOF (Wind Axes)

Описание

Ограничения

Порты

Входной параметр

Fx — Приложенная сила вдоль ветра x - ось скаляр

Fz — Приложенная сила вдоль ветра z - ось скаляр

M — Прикладной момент подачи скаляр

g — Сила тяжести скаляр

Зависимости

Вывод

— Угол угла тангажа скаляр

q — Передайте угловой уровень скаляр

dq/dt — Передайте угловое ускорение скаляр

XeZe — Местоположение тела двухэлементный вектор

Vw — Скорость в зафиксированной ветром системе координат двухэлементный вектор

AxbAzb — Ускорение тела двухэлементный вектор

— Угол нападения скаляр

AxeAze — Ускорение тела двухэлементный вектор

Зависимости

Параметры

Основной

Units — Модули ввода и вывода Metric (MKS) (значение по умолчанию) | English (Velocity in ft/s) | English (Velocity in kts)

Программируемое использование

Axes — Тело или оси ветра Wind (значение по умолчанию) | Body

Программируемое использование

Mass type — Массовый тип Fixed (значение по умолчанию) | Simple Variable | Custom Variable

Программируемое использование

Initial airspeed — Начальная скорость100 (значение по умолчанию) | скаляр

Программируемое использование

Initial flight path angle — Начальный угол угла тангажа0 (значение по умолчанию) | скаляр

Программируемое использование

Initial body rotation rate — Начальный уровень вращения тангажа0 (значение по умолчанию) | скаляр

Программируемое использование

Initial incidence — Начальный угол0 (значение по умолчанию) | скаляр

Программируемое использование

Initial position (x,z) — Начальное местоположение[0 0] (значение по умолчанию) | двухэлементный вектор

Программируемое использование

Initial mass — Начальная масса1.0 (значение по умолчанию) | скаляр

Программируемое использование

Inertia body axes — Инерция тела1.0 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Программируемое использование

Gravity Source — Источник силы тяжести Internal (значение по умолчанию) | External

Программируемое использование

Acceleration due to gravity — Источник силы тяжести9.81 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Программируемое использование

Include inertial acceleration — Включайте инерционный ускоряющий порт off (значение по умолчанию) | on

Зависимости

Программируемое использование

Атрибуты состояния

Velocity: e.g., 'V' — Скоростное имя состояния '' (значение по умолчанию) | вектор символов

Программируемое использование

Position: e.g., {'Xe', 'Ze'} — Имя состояния положения '' (значение по умолчанию) | список, разделенный запятыми окружается фигурными скобками

Программируемое использование

Body rotation rate: e.g., 'q' — Вращение тела утверждает имя '' (значение по умолчанию) | скаляр

Программируемое использование

Flight path angle: e.g., 'gamma' — Угол угла тангажа утверждает имя '' (значение по умолчанию)

Программируемое использование

Incidence angle e.g., 'alpha' — Имя состояния угла установки '' (значение по умолчанию) | скаляр

Программируемое использование

Алгоритмы

Вопросы совместимости

3DOF (оси ветра) изменения блока

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Aerospace Blockset

Поддержка

`_Fx` — Приложенная сила вдоль ветра x - ось
скаляр

`_Fz` — Приложенная сила вдоль ветра z - ось
скаляр

`M` — Прикладной момент подачи
скаляр

`g` — Сила тяжести
скаляр

— Угол угла тангажа
скаляр

`q` — Передайте угловой уровень
скаляр

`dq/dt` — Передайте угловое ускорение
скаляр

`_XeZe` — Местоположение тела
двухэлементный вектор

`_Vw` — Скорость в зафиксированной ветром системе координат
двухэлементный вектор

`_AxbAzb` — Ускорение тела
двухэлементный вектор

— Угол нападения
скаляр

`_AxeAze` — Ускорение тела
двухэлементный вектор

`Units` — Модули ввода и вывода
`Metric (MKS)` (значение по умолчанию) | `English (Velocity in ft/s)` | `English (Velocity in kts)`

`Axes` — Тело или оси ветра
`Wind` (значение по умолчанию) | `Body`

`Mass type` — Массовый тип
`Fixed` (значение по умолчанию) | `Simple Variable` | `Custom Variable`

`Initial airspeed` — Начальная скорость
100 (значение по умолчанию) | скаляр

`Initial flight path angle` — Начальный угол угла тангажа
0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Initial body rotation rate` — Начальный уровень вращения тангажа
0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Initial incidence` — Начальный угол
0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Initial position (x,z)` — Начальное местоположение
[0 0] (значение по умолчанию) | двухэлементный вектор

`Initial mass` — Начальная масса
1.0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Inertia body axes` — Инерция тела
1.0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Gravity Source` — Источник силы тяжести
`Internal` (значение по умолчанию) | `External`

`Acceleration due to gravity` — Источник силы тяжести
9.81 (значение по умолчанию) | скаляр

`Include inertial acceleration` — Включайте инерционный ускоряющий порт
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`Velocity: e.g., 'V'` — Скоростное имя состояния
`''` (значение по умолчанию) | вектор символов

`Position: e.g., {'Xe', 'Ze'}` — Имя состояния положения
`''` (значение по умолчанию) | список, разделенный запятыми окружается фигурными скобками

`Body rotation rate: e.g., 'q'` — Вращение тела утверждает имя
`''` (значение по умолчанию) | скаляр

`Flight path angle: e.g., 'gamma'` — Угол угла тангажа утверждает имя
`''` (значение по умолчанию)

`Incidence angle e.g., 'alpha'` — Имя состояния угла установки
`''` (значение по умолчанию) | скаляр

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