简单变质量6DOF风(四元数)

实现简单变量六个自由度相对于风轴的六个自由度方程的四元数表示

展开所有页面

图书馆：
航空航天块组/运动方程式/ 6dof

描述

这简单变质量6DOF风(四元数)块实现与风轴相对于风轴的六个自由度运动的六个自由度方程的四元数表示。它考虑了风固定坐标框的旋转（X_W.那y_W.那Z._W.)有关平面地球参照系(X_E.那y_E.那Z._E.）.

Aerospace BlockSet™使用使用标量级定义定义的四元数。有关风固定坐标框的更多信息，请参阅算法。

限制

该框假设施加的力在主体的重心作用。

港口

输入

全部展开

`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

`m_XYZ.（n-m）`- 应用时刻
三元素矢量

应用矩，指定为一个三元素向量。

数据类型：双

`DM / DT（kg / s）`- 质量变化率
标量子

一种或多种质量变化率(吸积为正，烧蚀为负)，指定为标量。

数据类型：双

`V._关于`- 相对速度
三元素矢量

指定为三元素载体的一个或多个相对速度，在该三元件向量中，质量从体固定轴上被压阻或被烧成。

依赖性

要启用该端口，请选择包括质量流量相对速度。

数据类型：双

输出

全部展开

`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

`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

`μ γ x (rad)`-风向旋转角度
三元素矢量

风旋转角度[银行，飞行路径，标题]，作为三元素向量，在弧度中返回。

数据类型：双

`扩张型心肌病_我们`- - - - - -坐标变换
3×3矩阵

从平坦的地球轴到风固定轴的坐标变换，返回为3×3矩阵。

数据类型：双

`V._W.`- 风固定框架的速度
三元素矢量

风固定框架中的速度作为三元素向量返回。

数据类型：双

`αβ(rad)`- 攻击角度和边坡角度
双元素矢量

迎角和侧滑角，返回为二元矢量，以弧度为单位。

数据类型：双

`dα/ dtdβ/ dt`- 攻角变化率和侧滑角变化率
双元素矢量

攻角变化率和侧滑角变化率，以二元矢量的形式返回，单位为每秒弧度。

数据类型：双

`ω_B.（rad / s）`- 身体固定轴中的角率
三元素矢量

身体固定轴上的角速率，返回为一个三元素向量。

数据类型：双

`dω_B./ dt.`- 身体固定轴上的角度加速度
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

`一种_BB.`- 身体固定轴的加速度
三元素矢量

相对于身体坐标系的固定轴上的加速度，返回为一个三元素向量。

数据类型：双

`燃料`- 油箱状态
标量子

油箱状态，返回为:

1- 坦克已满。
0.-油箱没满也没空。
-1- 坦克是空的。

数据类型：双

`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度复选框是选中的。

数据类型：双

参数

全部展开

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(速度单位:kts)`

输入输出单元，指定为公制（MKS）那英语（FT / s的速度），或者英语(速度单位:kts)。

单位	势力	时刻	加速	速度	位置	质量	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）`	英镑	尺磅	英尺每秒平方	英尺/秒	脚	sl	Slug脚平方
`英语(速度单位:kts)`	英镑	尺磅	英尺每秒平方	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(速度单位:kts)

默认：公制（MKS）

`质量类型`- 质量类型
`简单的变量`（默认）|`固定`|`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`	在整个模拟过程中质量是恒定的。	6自由度(欧拉角) 6自由度(四元数) 6DOF风(风的角度) 6自由度风(四元数) 6自由度ECEF(四元数)
`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）单变质量6自由度风(风角) 简单变质量6DOF风(四元数) 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内的运动方程算法。

程序使用

块参数：mtype

类型：字符向量

价值观：固定|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）|`风角`

运动表示方程，根据下表指定。

表示	描述
`四元素`	在运动方程中使用四元数。
`风角`	在运动方程内使用风角。

这四元素选择符合内的运动方程算法。

程序使用

块参数：rep

类型：字符向量

价值观：风角|四元素

默认：“四元数”

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

物体在地球平面参照系中的初始位置，指定为一个三元矢量。

程序使用

块参数：XME_0.

类型：字符向量

价值观：' (0 0 0) '|三元素向量

默认：' (0 0 0) '

`初始空速，攻角和侧滑角[V，Alpha，Beta]`- 初始空速，攻角和侧滑角
`(0 0 0)`（默认）|三元素矢量

初始空速，攻角和侧滑角，指定为一个三元矢量。

程序使用

块参数：VM_0.

类型：字符向量

价值观：' (0 0 0) '|三元素向量

默认：' (0 0 0) '

`初始风向[倾斜角、航迹角、航向角]`- 初始风定位
`(0 0 0)`（默认）|三元素矢量

初始风角[银行，飞行路径和标题]，指定为弧度的三元素矢量。

程序使用

块参数：风_0.

类型：字符向量

价值观：' (0 0 0) '|三元素向量

默认：' (0 0 0) '

`初始体旋转率[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) '|三元素向量

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”

`空质量`- 空质量
`0.5`（默认）|标量子

身体的空质量，指定为双标量。

程序使用

块参数：mass_e.

类型：字符向量

价值观：双标量

默认：“0.5”

`全质量`- 全质量的身体
`2.0`（默认）|标量子

物体的全部质量，指定为双标量。

程序使用

块参数：Mass_f.

类型：字符向量

价值观：双标量

默认：“2.0”

`空的体轴惯性矩阵`-空惯性的惯性张量矩阵
`(3)`（默认）|3×3矩阵

惯性张量矩阵对于身体的空惯性，指定为3×3矩阵，在身体固定轴上。

程序使用

块参数：惯性_e.

类型：字符向量

价值观：'眼睛（3）'|3×3矩阵

默认：'眼睛（3）'

`身体轴上的全惯性矩阵`- 用于全惯性的惯性张量矩阵
`2 *眼睛（3）`（默认）|3×3矩阵

惯性张量矩阵对于身体的全惯性，指定为3×3矩阵，在身体固定轴上。

程序使用

块参数：inertia_f.

类型：字符向量

价值观：'2 *眼睛（3）'|3×3矩阵

默认：'2 *眼睛（3）'

`包括质量流量相对速度`- 质量流量相对速度端口
`离开`（默认）|`在`

选中此复选框以添加质量流量相对速度端口。这是质量的相对速度或烧蚀的相对速度。

程序使用

块参数：vre_flag.

类型：字符向量

价值观：离开|在

默认：离开

`包括惯性加速度`- 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：“关闭”|'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。
可以指定比状态更少的名称，但不能指定比状态更多的名称。
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)用大括号括起来的|逗号分隔列表

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：''用大括号括起来的|逗号分隔的列表

默认：''

`速度：例如，'v'`- 速度状态名称
`''`（默认）|字符向量

速度状态名称，指定为字符向量。

程序使用

块参数：vm_statename.

类型：字符向量

价值观：''|字符向量

默认：''

`入射角，如“阿尔法”`- 发射角度态名称
`''`（默认）|字符向量

入射角状态名，指定为字符向量。

程序使用

块参数：alpha_statename.

类型：字符向量

价值观：''

默认：''

`Sideslip角度例如，'beta'`- SideLip角度状态名称
`''`（默认）|字符向量

SideLip角度状态名称，指定为字符向量。

程序使用

块参数：beta_statename.

类型：字符向量

价值观：''

默认：''

`四元轴矢量：例如，{'QR'，'qi'，'qj'，'qk'}`- 四元数矢量状态名称
`''`(默认)用大括号括起来的|逗号分隔列表

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：''用大括号括起来的|逗号分隔的列表

默认：''

`物体旋转速率:例如{'p'， 'q'， 'r'}`-身体旋转状态名
`''`(默认)用大括号括起来的|逗号分隔列表

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：''用大括号括起来的|逗号分隔的列表

默认：''

`质量：例如，'质量'`- 大众州名称
`''`（默认）|字符向量

质量状态名称，指定为字符向量。

程序使用

块参数：mass_statename.

类型：字符向量

价值观：''|字符向量

默认：''

算法

风固定坐标框架的起源是主体的重心，并且假设身体是刚性的，假设消除了考虑在各个质量元件之间作用的力的需要。平坦的地球参考框架被认为是惯性的，是允许由于地球运动相对于“固定恒星”而导致的力的近似。

下面给出了风固定坐标帧的平移运动，其中施加的力[f_XF_yF_Z.]^T.在风固定框架中。逃号_W.为质量流在风轴上的相对速度( $\dot{m}$ ）被弹出或添加到身体上。

$\begin{array}{l} {\bar{F}}_{W.} = [\begin{array}{l} F_{X} \\ F_{y} \\ F_{Z.} \end{array}] = m （ {\dot{\bar{V.}}}_{W.} + {\bar{ω}}_{W.} \times {\bar{V.}}_{W.} ） + \dot{m} \bar{V.} R. {E.}_{W.} \\ {\bar{V.}}_{W.} = [\begin{array}{l} V. \\ 0. \\ 0. \end{array}] 那 {\bar{ω}}_{W.} = [\begin{array}{l} {P.}_{W.} \\ {问：}_{W.} \\ {R.}_{W.} \end{array}] = D. m C_{W. B.} [\begin{matrix} {P.}_{B.} - \dot{β} 罪 α \\ {问：}_{B.} - \dot{α} \\ {R.}_{B.} + \dot{β} COS. α \end{matrix}] 那 {\bar{W.}}_{B.} [\begin{array}{l} {P.}_{B.} \\ {问：}_{B.} \\ {R.}_{B.} \end{array}] \end{array}$

下面给出了身体固定框架的旋转动力学，其中施加的时刻是[L mn]^T.和惯性张量一世是关于原点o的，惯性张量一世在身体固定的框架中更容易定义。

$\begin{array}{l} {\bar{m}}_{B.} = [\begin{array}{l} L. \\ m \\ N \end{array}] = 一世 {\dot{\bar{ω}}}_{B.} + {\bar{ω}}_{B.} \times （一世 {\bar{ω}}_{B.} ） + \dot{一世} {\bar{ω}}_{B.} \\ 一世 = [\begin{array}{l} {一世}_{X X} & - {一世}_{X y} & - {一世}_{X Z.} \\ - {一世}_{y X} & {一世}_{y y} & - {一世}_{y Z.} \\ - {一世}_{Z. X} & - {一世}_{Z. y} & {一世}_{Z. Z.} \end{array}] \end{array}$

惯性张量是用线性插值的查表法确定的一世_满的和一世_空的以质量为基础(m）.而惯性张量的变化率由下式估计。

$\dot{一世} = \frac{{一世}_{F 你 L. L.} - {一世}_{E. m P. T. y}}{m_{F 你 L. L.} - m_{E. m P. T. y}} \dot{m}$

四元数向量变化率的积分如下所示。

$[\begin{array}{l} {\dot{问：}}_{0.} \\ {\dot{问：}}_{1} \\ {\dot{问：}}_{2} \\ {\dot{问：}}_{3.} \end{array}] = - 1 / 2 [\begin{array}{l} 0. & P. & 问： & R. \\ - P. & 0. & - R. & 问： \\ - 问： & R. & 0. & - P. \\ - R. & - 问： & P. & 0. \end{array}] [\begin{array}{l} {问：}_{0.} \\ {问：}_{1} \\ {问：}_{2} \\ {问：}_{3.} \end{array}]$

参考文献

[1]史蒂文斯，布莱恩和弗兰克刘易斯。飞机控制和模拟，第二次。霍博肯，新泽：约翰瓦利＆Sons，2003。

彼得·H·西普菲航空航天车辆动力学的建模与仿真。第二次。Reston，VA：AIAA教育系列，2007年。

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

在R2006A介绍

航空航天块集文件

金宝app

尝试matlab，sim金宝appulink等产品下载188bet金宝搏

立即获得审判

简单变质量6DOF风(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

DM / DT（kg / s）- 质量变化率标量子

V.关于- 相对速度三元素矢量

依赖性

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

μ γ x (rad)-风向旋转角度三元素矢量

扩张型心肌病我们- - - - - -坐标变换3×3矩阵

V.W.- 风固定框架的速度三元素矢量

αβ(rad)- 攻击角度和边坡角度双元素矢量

dα/ dtdβ/ dt- 攻角变化率和侧滑角变化率双元素矢量

ωB.（rad / s）- 身体固定轴中的角率三元素矢量

dωB./ dt.- 身体固定轴上的角度加速度三元素矢量

一种BB.- 身体固定轴的加速度三元素矢量

燃料- 油箱状态标量子

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(速度单位:kts)

程序使用

质量类型- 质量类型简单的变量（默认）|固定|自定义变量

程序使用

表示- 运动表示方程四元素（默认）|风角

程序使用

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

程序使用

初始空速，攻角和侧滑角[V，Alpha，Beta]- 初始空速，攻角和侧滑角(0 0 0)（默认）|三元素矢量

程序使用

初始风向[倾斜角、航迹角、航向角]- 初始风定位(0 0 0)（默认）|三元素矢量

程序使用

初始体旋转率[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

空质量- 空质量0.5（默认）|标量子

程序使用

全质量- 全质量的身体2.0（默认）|标量子

程序使用

空的体轴惯性矩阵-空惯性的惯性张量矩阵(3)（默认）|3×3矩阵

程序使用

身体轴上的全惯性矩阵- 用于全惯性的惯性张量矩阵2 *眼睛（3）（默认）|3×3矩阵

程序使用

包括质量流量相对速度- 质量流量相对速度端口离开（默认）|在

程序使用

包括惯性加速度- 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)用大括号括起来的|逗号分隔列表

程序使用

速度：例如，'v'- 速度状态名称''（默认）|字符向量

程序使用

入射角，如“阿尔法”- 发射角度态名称''（默认）|字符向量

程序使用

Sideslip角度例如，'beta'- SideLip角度状态名称''（默认）|字符向量

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)用大括号括起来的|逗号分隔列表

程序使用

物体旋转速率:例如{'p'， 'q'， 'r'}-身体旋转状态名''(默认)用大括号括起来的|逗号分隔列表

程序使用

质量：例如，'质量'- 大众州名称''（默认）|字符向量

程序使用

算法

参考文献

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

尝试matlab，sim金宝appulink等产品下载188bet金宝搏

`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

`DM / DT（kg / s）`- 质量变化率
标量子

`V._关于`- 相对速度
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

`μ γ x (rad)`-风向旋转角度
三元素矢量

`扩张型心肌病_我们`- - - - - -坐标变换
3×3矩阵

`V._W.`- 风固定框架的速度
三元素矢量

`αβ(rad)`- 攻击角度和边坡角度
双元素矢量

`dα/ dtdβ/ dt`- 攻角变化率和侧滑角变化率
双元素矢量

`ω_B.（rad / s）`- 身体固定轴中的角率
三元素矢量

`dω_B./ dt.`- 身体固定轴上的角度加速度
三元素矢量

`一种_BB.`- 身体固定轴的加速度
三元素矢量

`燃料`- 油箱状态
标量子

`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(速度单位:kts)`

`质量类型`- 质量类型
`简单的变量`（默认）|`固定`|`自定义变量`

`表示`- 运动表示方程
`四元素`（默认）|`风角`

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

`初始空速，攻角和侧滑角[V，Alpha，Beta]`- 初始空速，攻角和侧滑角
`(0 0 0)`（默认）|三元素矢量

`初始风向[倾斜角、航迹角、航向角]`- 初始风定位
`(0 0 0)`（默认）|三元素矢量

`初始体旋转率[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

`空质量`- 空质量
`0.5`（默认）|标量子

`全质量`- 全质量的身体
`2.0`（默认）|标量子

`空的体轴惯性矩阵`-空惯性的惯性张量矩阵
`(3)`（默认）|3×3矩阵

`身体轴上的全惯性矩阵`- 用于全惯性的惯性张量矩阵
`2 *眼睛（3）`（默认）|3×3矩阵

`包括质量流量相对速度`- 质量流量相对速度端口
`离开`（默认）|`在`

`包括惯性加速度`- 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)用大括号括起来的|逗号分隔列表

`速度：例如，'v'`- 速度状态名称
`''`（默认）|字符向量

`入射角，如“阿尔法”`- 发射角度态名称
`''`（默认）|字符向量

`Sideslip角度例如，'beta'`- SideLip角度状态名称
`''`（默认）|字符向量

`四元轴矢量：例如，{'QR'，'qi'，'qj'，'qk'}`- 四元数矢量状态名称
`''`(默认)用大括号括起来的|逗号分隔列表

`物体旋转速率:例如{'p'， 'q'， 'r'}`-身体旋转状态名
`''`(默认)用大括号括起来的|逗号分隔列表

`质量：例如，'质量'`- 大众州名称
`''`（默认）|字符向量

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