Обрезка корпуса и линеаризует с Simulink® Control Design™
В этом примере показано, как обрезать и линеаризовать корпус с помощью программного обеспечения Simulink® Control Design™
Разработка автопилота с классическими методами проектирования требует линейных моделей динамики тангажа корпуса для нескольких обрезанных условий рейса. MATLAB® техническая вычислительная среда может определить условия для обрезки и вывести линейные модели в пространстве состояний непосредственно из нелинейного Simulink® и модели Aerospace Blockset™. Этот шаг экономит время и помогает подтвердить модель. Функции Simulink Control Design позволяют вам визуализировать движение корпуса в терминах частоты разомкнутого контура или ответов времени.
Инициализируйте модель руководства
Первая проблема состоит в том, чтобы найти отклонение лифта и получившийся обрезанный уровень тела (q), который сгенерирует данное значение падения, когда ракета переместится на скорости набора. Если условие для обрезки найдено, линейная модель может быть выведена для динамики возмущений в состояниях вокруг условия для обрезки.
open_system('aeroblk_guidance_airframe');
Задайте значения состояния
h_ini = 10000/m2ft; % Trim Height [m] M_ini = 3; % Trim Mach Number alpha_ini = -10*d2r; % Trim Incidence [rad] theta_ini = 0*d2r; % Trim Flightpath Angle [rad] v_ini = M_ini*(340+(295-340)*h_ini/11000); % Total Velocity [m/s] q_ini = 0; % Initial pitch Body Rate [rad/sec]
Установите рабочую точку и технические требования состояния
Первыми техническими требованиями состояния являются состояния Положения. Второй спецификацией состояния является Theta. Оба известны, но не в устойчивом состоянии. Третьими техническими требованиями состояния является связанная ось угловые уровни, из которых переменная w в устойчивом состоянии.
opspec = operspec('aeroblk_guidance_airframe');
opspec.States(1).Known = [1;1];
opspec.States(1).SteadyState = [0;0];
opspec.States(2).Known = 1;
opspec.States(2).SteadyState = 0;
opspec.States(3).Known = [1 1];
opspec.States(3).SteadyState = [0 1];
Ищите Рабочую точку, ввод-вывод Набора, Затем Линеаризуйте
op = findop('aeroblk_guidance_airframe',opspec); io(1) = linio('aeroblk_guidance_airframe/Fin Deflection',1,'input'); io(2) = linio('aeroblk_guidance_airframe/Selector',1,'output'); io(3) = linio(sprintf(['aeroblk_guidance_airframe/Aerodynamics &\n', ... 'Equations of Motion']),3,'output'); sys = linearize('aeroblk_guidance_airframe',op,io);
Operating point search report:
---------------------------------
opreport =
Operating point search report for the Model aeroblk_guidance_airframe.
(Time-Varying Components Evaluated at time t=0)
Operating point specifications were successfully met.
States:
----------
<strong>Min</strong> <strong>x</strong> <strong>Max</strong> <strong>dxMin</strong> <strong>dx</strong> <strong>dxMax</strong>
<strong>_______</strong> <strong>________</strong> <strong>_______</strong> <strong>_____</strong> <strong>__________</strong> <strong>_____</strong>
(1.) aeroblk_guidance_airframe/Aerodynamics & Equations of Motion/3DOF (Body Axes)/Position
0 0 0 -Inf 967.66 Inf
-3048 -3048 -3048 -Inf -170.63 Inf
(2.) aeroblk_guidance_airframe/Aerodynamics & Equations of Motion/3DOF (Body Axes)/Theta
0 0 0 -Inf -0.21604 Inf
(3.) aeroblk_guidance_airframe/Aerodynamics & Equations of Motion/3DOF (Body Axes)/U,w
967.66 967.66 967.66 -Inf -14.098 Inf
-170.63 -170.63 -170.63 0 -7.439e-08 0
(4.) aeroblk_guidance_airframe/Aerodynamics & Equations of Motion/3DOF (Body Axes)/q
-Inf -0.21604 Inf 0 3.3582e-08 0
Inputs:
----------
<strong>Min</strong> <strong>u</strong> <strong>Max</strong>
<strong>____</strong> <strong>_______</strong> <strong>___</strong>
(1.) aeroblk_guidance_airframe/Fin Deflection
-Inf 0.13615 Inf
Outputs:
----------
<strong>Min</strong> <strong>y</strong> <strong>Max</strong>
<strong>____</strong> <strong>__________</strong> <strong>___</strong>
(1.) aeroblk_guidance_airframe/q
-Inf -0.21604 Inf
(2.) aeroblk_guidance_airframe/az
-Inf -7.439e-08 Inf
Выберите Trimmed States, Create LTI Object и Plot Bode Response
% find index of desired states in the state vector names = sys.StateName; q_idx = find(strcmp('q',names)); az_idx = find(strcmp('U,w(2)',names)); airframe = ss(sys.A([az_idx q_idx],[az_idx q_idx]),sys.B([az_idx q_idx],:),sys.C(:,[az_idx q_idx]),sys.D); set(airframe,'inputname',{'Elevator'}, ... 'outputname',[{'az'} {'q'}]); ltiview('bode',airframe);
