Fixed-Wing UAV Point Mass

Объединяйтесь четвертый - или шестой порядок указывают массовые уравнения движения в скоординированном рейсе

Библиотека:
UAV Toolbox / Алгоритмы
Aerospace Blockset / уравнения Движения / Указывает Массу

Описание

Блок Fixed-Wing Point Mass объединяется четвертый - или шестой порядок указывают массовые уравнения движения в скоординированном рейсе.

Ограничения

Плоская Наземная система координат рассматривается инерционной, приближение, которое позволяет силам из-за движения Земли относительно "фиксированных звезд" быть пропущенными.
Блок принимает, что существует полностью скоординированный рейс, то есть, нет никакой силы стороны (оси ветра), и занос всегда является нулем.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`Lift` — Лифт
скаляр

Поднимитесь в виде скаляра в модулях силы.

Типы данных: double

`Drag` — Перетащить
скаляр

Перетащите в виде скаляра в модулях силы.

Типы данных: double

`Weight` — Вес
скаляр

Вес в виде скаляра в модулях силы.

Типы данных: double

`Thrust` — Тяга
скаляр

Толкайте в виде скаляра в модулях силы.

Типы данных: double

`_ɣa` — Угол угла тангажа относительно массы воздуха
скаляр

Угол угла тангажа относительно массы воздуха в виде скаляра в радианах.

Типы данных: double

— Угол крена
скаляр

Угол крена в виде скаляра в радианах.

Типы данных: double

— Угол нападения
скаляр

Угол нападения в виде скаляра в радианах.

Типы данных: double

`_Vwind` — Вектор ветра
трехэлементный вектор

Вектор ветра в направлении, в которое масса воздуха перемещается в виде трехэлементного вектора.

Типы данных: double

Вывод

развернуть все

`V` — Скорость полета
скаляр

Пошлите авиапочтой, возвращенный как скаляр.

Типы данных: double

`G` — Проекция скорости относительно земли
скаляр

Скорость относительно земли по Земле (скорость движения по земле), возвращенный как скаляр.

Типы данных: double

`_Va` — Вектор скорости относительно массы воздуха
трехэлементный вектор

Вектор скорости относительно массы воздуха, возвращенной как трехэлементный вектор.

Типы данных: double

`_Ve` — Вектор скорости относительно Земли с [Северо-восток Вниз] ориентация
трехэлементный вектор

Вектор скорости относительно Земли с [North East Down] ориентация, возвращенная как трехэлементный вектор.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Reference frame orientation на [North East Down].

Типы данных: double

`_VENU` — Вектор скорости относительно Земли
трехэлементный вектор

Вектор скорости относительно Земли с [East North Up] ориентация, возвращенная как трехэлементный вектор.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Reference frame orientation на [East North Up].

Типы данных: double

`_Xe` — Радиус-вектор относительно Земли
трехэлементный вектор

Радиус-вектор относительно Земли с [North East Down] ориентация, возвращенная как трехэлементный вектор.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Reference frame orientation на [North East Down].

Типы данных: double

`_XENU` — Радиус-вектор относительно Земли
трехэлементный вектор

Радиус-вектор относительно Земли с [East North Up] ориентация, возвращенная как трехэлементный вектор.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Reference frame orientation на [East North Up].

Типы данных: double

`_γa` — Угол угла тангажа относительно массы воздуха
скаляр

Угол угла тангажа относительно массы воздуха, возвращенной как скаляр.

Типы данных: double

— Угол угла тангажа относительно Земли
скаляр

Угол угла тангажа относительно Земли, возвращенной как скаляр.

Типы данных: double

`_χa` — Угол рыскания относительно массы воздуха
скаляр

Угол рыскания относительно массы воздуха, возвращенной как скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Degrees of Freedom на 6th Order (Coordinated Flight).

Типы данных: double

— Угол рыскания относительно Земли
скаляр

Угол рыскания относительно Земли, возвращенной как скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Degrees of Freedom на 6th Order (Coordinated Flight).

Типы данных: double

Параметры

развернуть все

`Units` Модули
`Metric (MKS)` (значение по умолчанию) | `English (velocity in ft/s)` | `English (velocity in kts)`

Модули ввода и вывода в виде следуют:

Модули	Силы	Скорость	Положение	Масса
`Metric (MKS)`	ньютоны	метры в секунду	метры	килограммы
`English (velocity in ft/s)`	фунты	ноги в секунду	футы	краткие заголовки
`English (velocity in kts)`	фунты	узлы	футы	краткие заголовки

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)'

`Reference frame orientation` — Системы координат
`[North East Down]` (значение по умолчанию) | `[East North Up]`

Системы координат используются для входных портов и выходных портов в виде [East North Up] или [North East Down].

Программируемое использование

Параметры блоков: frame

Ввод: символьный вектор

Значения: '[East North Up]' | '[North East Down]'

Значение по умолчанию: '[North East Down]'

`Degrees of freedom` — Степени свободы
`6th Order (Coordinated Flight)` (значение по умолчанию) | `4th Order (Longitudinal)`

Степени свободы в виде 4th Order (Longitudinal) или 6th Order (Coordinated Flight).

Программируемое использование

Параметры блоков: order

Ввод: символьный вектор

Значения: '4th Order (Longitudinal)' | '6th Order (Coordinated Flight)'

Значение по умолчанию: '6th Order (Coordinated Flight)'

`Initial crossrange` — Начальный Восток (Земля) crossrange местоположение
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Начальный Восток (Земля) местоположение в [North East Down] ориентация в виде скаляра.

Зависимости

Спецификация направления этого параметра зависит от установки Reference frame orientation и Degrees of Freedom:

Начальная буква crossrange	Ориентация системы координат	Степени свободы
Восток	[Северо-восток вниз]	6-й порядок (скоординированный рейс)
Север	[Восточный север]	6-й порядок (скоординированный рейс)

Программируемое использование

Параметры блоков: east

Ввод: символьный вектор

Значения: скаляр

Значение по умолчанию: '0'

`Initial downrange` — Начальный Север (Земля) downrange
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Начальный Север (Земля) downrange массы точки в виде скаляра.

Зависимости

Спецификация направления этого параметра зависит от установки Reference frame orientation и Degrees of Freedom:

Начальная буква downrange	Ориентация системы координат	Степени свободы
Север	[Северо-восток вниз]	6-й порядок (скоординированный рейс)
Север	[Северо-восток вниз]	4-й (Продольный) Порядок
Восток	[Восточный север]	6-й порядок (скоординированный рейс)
Восток	[Восточный север]	4-й (Продольный) Порядок

Программируемое использование

Параметры блоков: north

Ввод: символьный вектор

Значения: скаляр

Значение по умолчанию: '0'

`Initial altitude` — Начальная высота
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Начальная высота массы точки в виде скаляра.

Программируемое использование

Параметры блоков: altitude

Ввод: символьный вектор

Значения: скаляр

Значение по умолчанию: '0'

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

Начальная скорость полета массы точки в виде скаляра.

Программируемое использование

Параметры блоков: 'airspeed'

Ввод: символьный вектор

Значения: скаляр

Значение по умолчанию: '50'

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

Начальный угол угла тангажа массы точки в виде скаляра.

Программируемое использование

Параметры блоков: gamma

Ввод: символьный вектор

Значения: скаляр

Значение по умолчанию: '0'

`Initial heading angle` — Начальный угол рыскания
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Начальный угол рыскания массы точки в виде скаляра.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Degrees of Freedom на 6th Order (Coordinated Flight).

Программируемое использование

Параметры блоков: chi

Ввод: символьный вектор

Значения: скаляр

Значение по умолчанию: '0'

`Mass` — Масса точки
10 (значение по умолчанию) | скаляр

Масса массы точки в виде скаляра.

Программируемое использование

Параметры блоков: mass

Ввод: символьный вектор

Значения: скаляр

Значение по умолчанию: '10'

Примеры модели

Transition from Low to High-Fidelity UAV Models in Three Stages

Переход от низко до высокочастотных моделей UAV на трех этапах

Постоянно развивайте свою модель объекта управления UAV, чтобы сохранить в синхронизации с последней информацией доступный.  

Алгоритмы

Интегрированные уравнения движения для массы точки:

$\begin{array}{l} \dot{V} = (T \cos α - D - W \sin γ_{a i}) / m \\ {\dot{γ}}_{a} = ((L + T \sin α) \cos μ - W \cos γ_{a i}) / (m V) \\ {\dot{X}}_{e} = V_{a} + V_{w} \end{array}$

6-е уравнения порядка:

$\begin{array}{l} {\dot{X}}_{a} = ((L + T \sin α) \sin μ) / (m V \cos γ_{a}) \\ {{\dot{X}}_{a} |}_{E a s t} = V \cos χ_{a} \cos γ_{a} \\ {{\dot{X}}_{a} |}_{N o r t h} = V \sin χ_{a} \cos γ_{a} \\ {{\dot{X}}_{a} |}_{U p} = V \sin γ_{a} \end{array}$

4-е уравнения порядка:

$\begin{array}{l} {\dot{χ}}_{a} = 0 \\ {{\dot{X}}_{a} |}_{E a s t} = V \cos γ_{a} \\ {{\dot{X}}_{a} |}_{N o r t h} = 0 \\ {{\dot{X}}_{a} |}_{U p} = V \sin γ_{a} \end{array}$

где:

m Масса.
g Гравитационное ускорение.
W Вес (m *g).
L Снимите силу.
D Сила сопротивления.
T Толкайте силу.
α — Угол нападения.
μ — Угол наклона.
γ_ai — Значение Input port для угла угла тангажа.
V Пошлите авиапочтой, как измерено на самолете, относительно массы воздуха. Это - также величина векторного _Va.
V _w — Устойчивый вектор ветра.
Индекс a — Для переменных, обозначает, что они относительно постоянно движущейся массы воздуха:
- γ _a — Угол угла тангажа.
- χ _a — Угол рыскания.
- X _a — Положение [восток, север].
e индекса — Плоская Земля инерционная система координат, таким образом, что так X _e является положением на Земле после исправления X _a для перемещения массы воздуха.

Дополнительные выходные параметры:

$\begin{array}{l} G = \sqrt{({V_{e} |}_{E a s t^{2}} + {V_{e} |}_{N o r t h^{2}})} \\ γ = \sin^{- 1} (\frac{{V_{e} |}_{U p}}{‖ \underline{V_{e}} ‖}) \\ χ = \tan^{- 1} (\frac{{V_{e} |}_{N o r t h}}{{V_{e} |}_{E a s t}}) \end{array}$

где:

Обратная касательная с четырьмя квадрантами (atan2) вычисляет угол рыскания.
groundspeed, G, является скоростью по плоской Земле (2D проекция).

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Guidance Model | fixedwing

Введенный в R2021a

Документация

Fixed-Wing UAV Point Mass

Описание

Ограничения

Порты

Входной параметр

Lift — Лифт скаляр

Drag — Перетащить скаляр

Weight — Вес скаляр

Thrust — Тяга скаляр

ɣa — Угол угла тангажа относительно массы воздуха скаляр

— Угол крена скаляр

— Угол нападения скаляр

Vwind — Вектор ветра трехэлементный вектор

Вывод

V — Скорость полета скаляр

G — Проекция скорости относительно земли скаляр

Va — Вектор скорости относительно массы воздуха трехэлементный вектор

Ve — Вектор скорости относительно Земли с [Северо-восток Вниз] ориентация трехэлементный вектор

Зависимости

VENU — Вектор скорости относительно Земли трехэлементный вектор

Зависимости

Xe — Радиус-вектор относительно Земли трехэлементный вектор

Зависимости

XENU — Радиус-вектор относительно Земли трехэлементный вектор

Зависимости

γa — Угол угла тангажа относительно массы воздуха скаляр

— Угол угла тангажа относительно Земли скаляр

χa — Угол рыскания относительно массы воздуха скаляр

Зависимости

— Угол рыскания относительно Земли скаляр

Зависимости

Параметры

Units Модули Metric (MKS) (значение по умолчанию) | English (velocity in ft/s) | English (velocity in kts)

Программируемое использование

Reference frame orientation — Системы координат [North East Down] (значение по умолчанию) | [East North Up]

Программируемое использование

Degrees of freedom — Степени свободы 6th Order (Coordinated Flight) (значение по умолчанию) | 4th Order (Longitudinal)

Программируемое использование

Initial crossrange — Начальный Восток (Земля) crossrange местоположение0 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Программируемое использование

Initial downrange — Начальный Север (Земля) downrange0 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Программируемое использование

Initial altitude — Начальная высота0 (значение по умолчанию) | скаляр

Программируемое использование

Initial airspeed — Начальная скорость полета50 (значение по умолчанию) | скаляр

Программируемое использование

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

Программируемое использование

Initial heading angle — Начальный угол рыскания0 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Программируемое использование

Mass — Масса точки10 (значение по умолчанию) | скаляр

Программируемое использование

Примеры модели

Переход от низко до высокочастотных моделей UAV на трех этапах

Алгоритмы

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация UAV Toolbox

Поддержка

`Lift` — Лифт
скаляр

`Drag` — Перетащить
скаляр

`Weight` — Вес
скаляр

`Thrust` — Тяга
скаляр

`_ɣa` — Угол угла тангажа относительно массы воздуха
скаляр

— Угол крена
скаляр

— Угол нападения
скаляр

`_Vwind` — Вектор ветра
трехэлементный вектор

`V` — Скорость полета
скаляр

`G` — Проекция скорости относительно земли
скаляр

`_Va` — Вектор скорости относительно массы воздуха
трехэлементный вектор

`_Ve` — Вектор скорости относительно Земли с [Северо-восток Вниз] ориентация
трехэлементный вектор

`_VENU` — Вектор скорости относительно Земли
трехэлементный вектор

`_Xe` — Радиус-вектор относительно Земли
трехэлементный вектор

`_XENU` — Радиус-вектор относительно Земли
трехэлементный вектор

`_γa` — Угол угла тангажа относительно массы воздуха
скаляр

— Угол угла тангажа относительно Земли
скаляр

`_χa` — Угол рыскания относительно массы воздуха
скаляр

— Угол рыскания относительно Земли
скаляр

`Units` Модули
`Metric (MKS)` (значение по умолчанию) | `English (velocity in ft/s)` | `English (velocity in kts)`

`Reference frame orientation` — Системы координат
`[North East Down]` (значение по умолчанию) | `[East North Up]`

`Degrees of freedom` — Степени свободы
`6th Order (Coordinated Flight)` (значение по умолчанию) | `4th Order (Longitudinal)`

`Initial crossrange` — Начальный Восток (Земля) crossrange местоположение
0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Initial downrange` — Начальный Север (Земля) downrange
0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Initial altitude` — Начальная высота
0 (значение по умолчанию) | скаляр

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

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

`Initial heading angle` — Начальный угол рыскания
0 (значение по умолчанию) | скаляр

`Mass` — Масса точки
10 (значение по умолчанию) | скаляр

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