实现相对于身体轴的六度自由度方程的四元数表示 - Simulink金宝app

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航空航天块组/运动方程式/ 6dof

港口

输入

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`F_XYZ.（n）`- 应用力量
三元素矢量

施加的力量，指定为三元素矢量。

数据类型：双倍的

`m_XYZ.（n-m）`- 应用时刻
三元素矢量

应用的矩，指定为三元素矢量。

数据类型：双倍的

输出

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`V._E.`- 平面地球参考框架中的速度
三元素矢量

平坦地球参考框架中的速度，作为三元素向量返回。

数据类型：双倍的

`X_E.`- 平面地球参考框架的位置
三元素矢量

在平坦的地球参考框架中的位置，作为三元素向量返回。

数据类型：双倍的

`φθψ（rad）`- 欧拉旋转角度
三元素矢量

欧拉旋转角度[卷，沥青，偏航]，作为三元素向量，在弧度中返回。

数据类型：双倍的

`DCM._是`- 坐标转换
3×3矩阵

从平坦的地球轴到身体固定轴的坐标变换，返回为3×3矩阵。

数据类型：双倍的

`V._B.`- 身体固定框架中的速度
三元素矢量

身体固定框架中的速度作为三元素向量返回。

数据类型：双倍的

`ω._B.（rad / s）`- 身体固定轴中的角率
三元素矢量

身体固定轴的角速率，作为三元素矢量返回，在每秒弧度中。

数据类型：双倍的

`dω._B./ dt.`- 角度加速
三元素矢量

身体固定轴的角度加速度，作为三元素向量返回，在每秒平方的弧度中。

数据类型：双倍的

`一种_BB.`- 身体固定轴的加速度
三元素矢量

身体固定轴的加速度相对于车身框架，作为三元素向量返回。

数据类型：双倍的

`一种_是`- 关于惯性框架的加速
三元素矢量

身体固定轴相对于惯性框架（平地球）的加速度，作为三元素向量返回。您通常将此信号连接到加速度计。

依赖性

此端口仅显示包括惯性加速复选框是选中的。

数据类型：双倍的

参数

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主要的

`单位`- 输入和输出单位
`公制（MKS）`（默认）|`英语（FT / s的速度）`|`英语（KTS速度）`

输入和输出单元，指定为公制（MKS）那英语（FT / s的速度），或者英语（KTS速度）。

单位	势力	片刻	加速	速度	位置	大量的	惯性
`公制（MKS）`	牛顿	牛顿米	每秒平方米	每秒米	米	公斤	公斤米方形
`英语（FT / s的速度）`	磅	脚磅	每秒平方英尺	每秒脚	脚	sl	Slug脚平方
`英语（KTS速度）`	磅	脚磅	每秒平方英尺	结	脚	sl	Slug脚平方

程序使用

块参数：单位

类型：字符向量

价值观：公制（MKS）|英语（FT / s的速度）|英语（KTS速度）

默认：公制（MKS）

`质量类型`- 质量类型
`固定的`（默认）|`简单的变量`|`自定义变量`

质量类型，根据下表指定。

质量类型	描述	默认为
`固定的`	在整个模拟过程中质量是恒定的。	6dof（欧拉角） 6dof（四元数） 6dof风（风角） 6dof风（四元末） 6DOF ECEF（四元型）
`简单的变量`	质量和惯性随着质量速率的函数而线性变化。	简单的可变质量6dof（欧拉角）简单的可变质量6dof（四元数）简单的变量质量6dof风（风角）简单的变量质量6dof风（四元型）简单的变量质量6dof Ecef（四元型）
`自定义变量`	质量和惯性变化是可定制的。	自定义变量质量6dof（欧拉角）自定义变量质量6dof（四元数）自定义变量6dof风（风角）自定义变量6dof风（四元轴）自定义变量质量6dof ecef（四元轴）

这简单的变量选择符合先前描述的运动方程。

程序使用

块参数：MTYPE.

类型：字符向量

价值观：固定的|简单的变量|自定义变量

默认：简单的变量

`表示`- 运动表示方程
`四元素`（默认）|`欧拉角`

运动表示方程，根据下表指定。

表示	描述
`欧拉角`	在运动方程中使用欧拉角。
`四元素`	在运动方程中使用四元数。

这四元素选择符合运动方程算法。

程序使用

块参数：rep

类型：字符向量

价值观：欧拉角|四元素

默认：'四元碘'

`惯性轴的初始位置[xe，ye，ze]`- 惯性轴的位置
`[0 0 0]`（默认）|三元素矢量

平坦地球参考框架中主体的初始位置，指定为三元素矢量。

程序使用

块参数：XME_0.

类型：字符向量

价值观：'[0 0 0]'|三元素矢量

默认：'[0 0 0]'

`身体轴的初始速度[U，V，W]`- 身体轴的速度
`[0 0 0]`（默认）|三元素矢量

体轴的初始速度，指定为一个三元素矢量，在正文固定坐标框架中。

程序使用

块参数：VM_0.

类型：字符向量

价值观：'[0 0 0]'|三元素矢量

默认：'[0 0 0]'

`初始欧拉方向[卷，沥青，偏航]`- 初始欧拉方向
`[0 0 0]`（默认）|三元素矢量

初始欧拉方向角度[滚动，间距，偏航]，以弧度指定为三元素矢量。欧拉旋转角度是身体和向东（NED）坐标系之间的旋转角度。

程序使用

块参数：Eul_0.

类型：字符向量

价值观：'[0 0 0]'|三元素矢量

默认：'[0 0 0]'

`初始体旋转速率[p，q，r]`- 初始机身旋转
`[0 0 0]`（默认）|三元素矢量

关于NED帧的初始身体固定角速率，指定为三元素向量，在每秒弧度中。

程序使用

块参数：PM_0.

类型：字符向量

价值观：'[0 0 0]'|三元素矢量

默认：'[0 0 0]'

`初始质量`- 初始质量
`1.0`（默认）|标量子

刚体的初始质量，指定为双标量。

程序使用

块参数：Mass_0.

类型：字符向量

价值观：'1.0'|双标量

默认：'1.0'

`惯性`- 惯性
`眼睛（3）`（默认）|标量子

身体的惯性，指定为双标量。

依赖性

启用此参数，设置质量类型到固定的。

程序使用

块参数：惯性

类型：字符向量

价值观：眼睛（3）|双标量

默认：眼睛（3）

`季度正常化的增益`- 获得
`1.0`（默认）|标量子

将等于1.0等于1.0的四元数向量的标准，指定为双标量。

程序使用

块参数：k_quat.

类型：字符向量

价值观：1.0|双标量

默认：1.0

`包括惯性加速`- 包括惯性加速端口
`离开`（默认）|`在`

选中此复选框以添加惯性加速端口。

依赖性

启用一种_是端口，选择此参数。

程序使用

块参数：abi_flag.

类型：字符向量

价值观：'离开'|'在'

默认：离开

状态属性

为每个州分配唯一名称。在线化期间，您可以使用状态名而不是块路径。

要为单个状态指定名称，请在引号之间输入唯一名称，'速度'。
要为多个状态分配名称，请输入由括号包围的逗号分隔列表，例如，{'a'，'b'，'c'}。每个名称必须是唯一的。
如果参数为空（''），没有分配名称。
状态名仅适用于具有名称参数的所选块。
状态的数量必须在状态名称中均匀划分。
您可以指定比状态更少的姓名，但您无法指定比状态的更多名。
例如，您可以在具有四个州的系统中指定两个名称。名字适用于前两个状态和最后两个状态的第二个州。
在MATLAB中指定具有变量的状态名称^®工作区，输入没有引号的变量。变量可以是字符向量，小区阵列或结构。

`位置：例如，{'xe'，'ye'，'ze'}`- 位置状态名称
`''`（默认）|古老的清单包围括号

位置状态名称，指定为由括号包围的逗号分隔列表。

程序使用

块参数：xme_statename.

类型：字符向量

价值观：''|古老的清单包围括号

默认：''

`速度：例如，'U'，'v'，'w'}`- 速度状态名称
`''`（默认）|古老的清单包围括号

Velocity状态名称，指定为由括号包围的逗号分隔列表。

程序使用

块参数：vm_statename.

类型：字符向量

价值观：''|古老的清单包围括号

默认：''

`四元轴矢量：例如，{'QR'，'qi'，'qj'，'qk'}`- 四元数矢量状态名称
`''`（默认）|古老的清单包围括号

四元数矢量状态名称，指定为由括号包围的逗号分隔列表。

程序使用

块参数：quat_statename.

类型：字符向量

价值观：''|古老的清单包围括号

默认：''

`身体旋转速率：例如，{'p'，'q'，'r'}`- 身体旋转状态名称
`''`（默认）|古老的清单包围括号

身体旋转速率状态名称，指定的逗号分隔列表被括号包围。

程序使用

块参数：pm_statename.

类型：字符向量

价值观：''|古老的清单包围括号

默认：''

算法

下面给出了四元数向量的变化率的积分。收益K.将四元数向量的标准驱动到1.0应该 $ε.$ 成为非零。您必须小心选择此增益的值，因为大值提高了规范中误差的衰减率，但也会减慢模拟，因为介绍了快速动态。四元数向量的一个元素中的幅度中的误差在所有元素之间同等地扩展，可能增加了状态向量中的错误。

$\begin{array}{l} [\begin{matrix} {\dot{问：}}_{0.} \\ {\dot{问：}}_{1} \\ {\dot{问：}}_{2} \\ {\dot{问：}}_{3.} \end{matrix}] = \frac{1}{2} [\begin{matrix} 0. & - P. & - 问： & - R. \\ P. & 0. & R. & - 问： \\ 问： & - R. & 0. & P. \\ R. & 问： & - P. & 0. \end{matrix}] [\begin{matrix} {问：}_{0.} \\ {问：}_{1} \\ {问：}_{2} \\ {问：}_{3.} \end{matrix}] + K. ε. [\begin{matrix} {问：}_{0.} \\ {问：}_{1} \\ {问：}_{2} \\ {问：}_{3.} \end{matrix}] \\ ε. = 1 - （ {问：}_{0.}^{2} + {问：}_{1}^{2} + {问：}_{2}^{2} + {问：}_{3.}^{2} ） \end{array}$

Aerospace BlockSet™使用使用标量级定义定义的四元数。

扩展能力

C / C ++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和C ++代码。金宝app

也可以看看

6dof（四元数）

描述

限制

港口

输入

FXYZ.（n）- 应用力量三元素矢量

mXYZ.（n-m）- 应用时刻三元素矢量

输出

V.E.- 平面地球参考框架中的速度三元素矢量

XE.- 平面地球参考框架的位置三元素矢量

φθψ（rad）- 欧拉旋转角度三元素矢量

DCM.是- 坐标转换3×3矩阵

V.B.- 身体固定框架中的速度三元素矢量

ω.B.（rad / s）- 身体固定轴中的角率三元素矢量

dω.B./ dt.- 角度加速三元素矢量

一种BB.- 身体固定轴的加速度三元素矢量

一种是- 关于惯性框架的加速三元素矢量

依赖性

参数

主要的

单位- 输入和输出单位公制（MKS）（默认）|英语（FT / s的速度）|英语（KTS速度）

程序使用

质量类型- 质量类型固定的（默认）|简单的变量|自定义变量

程序使用

表示- 运动表示方程四元素（默认）|欧拉角

程序使用

惯性轴的初始位置[xe，ye，ze]- 惯性轴的位置[0 0 0]（默认）|三元素矢量

程序使用

身体轴的初始速度[U，V，W]- 身体轴的速度[0 0 0]（默认）|三元素矢量

程序使用

初始欧拉方向[卷，沥青，偏航]- 初始欧拉方向[0 0 0]（默认）|三元素矢量

程序使用

初始体旋转速率[p，q，r]- 初始机身旋转[0 0 0]（默认）|三元素矢量

程序使用

初始质量- 初始质量1.0（默认）|标量子

程序使用

惯性- 惯性眼睛（3）（默认）|标量子

依赖性

程序使用

季度正常化的增益- 获得1.0（默认）|标量子

程序使用

包括惯性加速- 包括惯性加速端口离开（默认）|在

依赖性

程序使用

状态属性

位置：例如，{'xe'，'ye'，'ze'}- 位置状态名称''（默认）|古老的清单包围括号

程序使用

速度：例如，'U'，'v'，'w'}- 速度状态名称''（默认）|古老的清单包围括号

程序使用

四元轴矢量：例如，{'QR'，'qi'，'qj'，'​​qk'}- 四元数矢量状态名称''（默认）|古老的清单包围括号

程序使用

身体旋转速率：例如，{'p'，'q'，'r'}- 身体旋转状态名称''（默认）|古老的清单包围括号

程序使用

算法

扩展能力

C / C ++代码生成使用Simulink®Coder™生成C和C ++代码。金宝app

也可以看看

航空航天块集文件

金宝app

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`F_XYZ.（n）`- 应用力量
三元素矢量

`m_XYZ.（n-m）`- 应用时刻
三元素矢量

`V._E.`- 平面地球参考框架中的速度
三元素矢量

`X_E.`- 平面地球参考框架的位置
三元素矢量

`φθψ（rad）`- 欧拉旋转角度
三元素矢量

`DCM._是`- 坐标转换
3×3矩阵

`V._B.`- 身体固定框架中的速度
三元素矢量

`ω._B.（rad / s）`- 身体固定轴中的角率
三元素矢量

`dω._B./ dt.`- 角度加速
三元素矢量

`一种_BB.`- 身体固定轴的加速度
三元素矢量

`一种_是`- 关于惯性框架的加速
三元素矢量

`单位`- 输入和输出单位
`公制（MKS）`（默认）|`英语（FT / s的速度）`|`英语（KTS速度）`

`质量类型`- 质量类型
`固定的`（默认）|`简单的变量`|`自定义变量`

`表示`- 运动表示方程
`四元素`（默认）|`欧拉角`

`惯性轴的初始位置[xe，ye，ze]`- 惯性轴的位置
`[0 0 0]`（默认）|三元素矢量

`身体轴的初始速度[U，V，W]`- 身体轴的速度
`[0 0 0]`（默认）|三元素矢量

`初始欧拉方向[卷，沥青，偏航]`- 初始欧拉方向
`[0 0 0]`（默认）|三元素矢量

`初始体旋转速率[p，q，r]`- 初始机身旋转
`[0 0 0]`（默认）|三元素矢量

`初始质量`- 初始质量
`1.0`（默认）|标量子

`惯性`- 惯性
`眼睛（3）`（默认）|标量子

`季度正常化的增益`- 获得
`1.0`（默认）|标量子

`包括惯性加速`- 包括惯性加速端口
`离开`（默认）|`在`

`位置：例如，{'xe'，'ye'，'ze'}`- 位置状态名称
`''`（默认）|古老的清单包围括号

`速度：例如，'U'，'v'，'w'}`- 速度状态名称
`''`（默认）|古老的清单包围括号

`四元轴矢量：例如，{'QR'，'qi'，'qj'，'qk'}`- 四元数矢量状态名称
`''`（默认）|古老的清单包围括号

`身体旋转速率：例如，{'p'，'q'，'r'}`- 身体旋转状态名称
`''`（默认）|古老的清单包围括号

C / C ++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和C ++代码。金宝app