实现相对于身体轴的六度自由度方程的四元数表示 - Simulink万博1manbetx

库:
航空航天模块/运动方程/ 6自由度

港口

输入

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`F_xyz（n）`——应用部队
三元素向量

施加的力量，指定为三元素矢量。

数据类型：双倍的

`米_xyz(n - m)`——应用的时刻
三元素向量

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`-平面地球参考系的速度
三元素向量

平面地球参考系中的速度，返回为一个三元素矢量。

数据类型：双倍的

`X_e`-在平面地球参考系中的位置
三元素向量

在平面地球参考系中的位置，返回为一个三元素矢量。

数据类型：双倍的

`φ θ ψ (rad)`- 欧拉旋转角度
三元素向量

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
三元素向量

在身体-固定坐标系中的速度，返回为一个三元素向量。

数据类型：双倍的

`ω._b(rad / s)`-固定轴的角速率
三元素向量

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
三元素向量

固定轴上的角加速度，返回为一个三元素矢量，单位为弧度/秒的平方。

数据类型：双倍的

`一个_bb`- 身体固定轴的加速度
三元素向量

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

`一个_是`-相对于惯性系的加速度
三元素向量

相对于惯性系(平面地球)的固定轴上的加速度，返回为一个三元矢量。你通常把这个信号连接到加速度计上。

依赖性

该端口仅在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

`单位`-输入输出单元
`度量(MKS)`（默认）|`英语（FT / s的速度）`|`英语（KTS速度）`

输入和输出单元，指定为度量(MKS)，英语（FT / s的速度），要么英语（KTS速度）．

单位	势力	片刻	加速度	速度	位置	大量的	惯性
`度量(MKS)`	牛顿	牛顿米	米每秒平方	米/秒	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	蛞蝓平方英尺
`英语（KTS速度）`	磅	脚磅	每秒平方英尺	结	脚	sl	蛞蝓平方英尺

编程使用

块参数:单位

类型:字符向量

价值观：度量(MKS)|英语（FT / s的速度）|英语（KTS速度）

默认值:度量(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`	质量和惯性随质量速率线性变化。	简单变质量6DOF(欧拉角) 简单变质量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）简单变质量6DOF ECEF(四元数)
`自定义变量`	质量和惯性变化是可定制的。	自定义可变质量6DOF(欧拉角) 自定义可变质量6自由度(四元数) 自定义可变质量6DOF风(风的角度) 自定义可变质量6DOF风(四元数) 自定义可变质量6DOF ECEF(四元数)

的简单的变量选择符合前面描述的运动方程。

编程使用

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

默认值: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。

的四元素选择符合运动方程算法．

编程使用

块参数:代表

类型:字符向量

价值观：欧拉角|四元素

默认值:'四元碘'

`惯性轴初始位置[Xe,Ye,Ze]`- 惯性轴的位置
`[0 0 0]`(默认)|三元素向量

平坦地球参考框架中主体的初始位置，指定为三元素矢量。

编程使用

块参数:xme_0

类型:字符向量

价值观：'[0 0 0]'|三元素向量

默认值:'[0 0 0]'

`体轴初速度[U,v,w]`- 身体轴的速度
`[0 0 0]`(默认)|三元素向量

在身体固定坐标系中，身体轴上的初始速度，指定为一个三元素矢量。

编程使用

块参数:Vm_0

类型:字符向量

价值观：'[0 0 0]'|三元素向量

默认值:'[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)|三元素向量

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。

编程使用

块参数:Eul_0.

类型:字符向量

价值观：'[0 0 0]'|三元素向量

默认值:'[0 0 0]'

`初始体旋转速率[p，q，r]`-初始体旋转
`[0 0 0]`(默认)|三元素向量

相对于NED帧的初始身体固定角速率，指定为一个三元素矢量，单位为每秒弧度。

编程使用

块参数:PM_0.

类型:字符向量

价值观：'[0 0 0]'|三元素向量

默认值:'[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。

编程使用

块参数:Mass_0.

类型:字符向量

价值观：'1.0'|双标量

默认值:'1.0'

`惯性`——惯性
`眼睛（3）`（默认）|标量子

物体的惯量，指定为双标量。

依赖性

要启用该参数，请设置质量类型到固定的．

编程使用

块参数:惯性

类型:字符向量

价值观：眼睛（3）|双标量

默认值:眼睛（3）

`季度正常化的增益`- 获得
`1．0`（默认）|标量子

增益以保持四元数向量的范数等于1.0，指定为双标量。

编程使用

块参数:k_quat

类型:字符向量

价值观：1．0|双标量

默认值:1．0

`包括惯性加速`- 包括惯性加速端口
`从`（默认）|`在`

选中此复选框可添加惯性加速端口。

依赖性

要启用一个_是端口，选择该参数。

编程使用

块参数:abi_flag

类型:字符向量

价值观：'离开'|“上”

默认值:从

状态属性

为每个状态分配一个唯一的名称。在线性化过程中，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 '}．每个名称必须唯一。
如果参数为空（'')，没有指定名称。
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
`＇＇`（默认）|古老的清单包围括号

位置状态名，由大括号包围的逗号分隔列表指定。

编程使用

块参数:xme_statename

类型:字符向量

价值观：＇＇|古老的清单包围括号

默认值:＇＇

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

速度状态名称，指定为用大括号括起来的逗号分隔列表。

编程使用

块参数:Vm_statename

类型:字符向量

价值观：＇＇|古老的清单包围括号

默认值:＇＇

`四元数向量:例如{'qr'， 'qi'， 'qj'， 'qk'}`-四元数向量状态名
`＇＇`（默认）|古老的清单包围括号

四元数向量表示名称，指定为由大括号包围的逗号分隔列表。

编程使用

块参数:quat_statename

类型:字符向量

价值观：＇＇|古老的清单包围括号

默认值:＇＇

`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，指定用大括号括起来的逗号分隔列表。

编程使用

块参数:pm_statename

类型:字符向量

价值观：＇＇|古老的清单包围括号

默认值:＇＇

算法

下面给出了四元数向量的变化率的积分。收益K驱动四元数状态向量的规范到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。万博1manbetx

另请参阅

6dof（四元数）

描述

限制

港口

输入

Fxyz（n）——应用部队三元素向量

米xyz(n - m)——应用的时刻三元素向量

输出

Ve-平面地球参考系的速度三元素向量

Xe-在平面地球参考系中的位置三元素向量

φ θ ψ (rad)- 欧拉旋转角度三元素向量

DCM.是- 坐标转换3×3矩阵

Vb- 身体固定框架中的速度三元素向量

ω.b(rad / s)-固定轴的角速率三元素向量

dω.b/ dt- 角度加速三元素向量

一个bb- 身体固定轴的加速度三元素向量

一个是-相对于惯性系的加速度三元素向量

依赖性

参数

主要

单位-输入输出单元度量(MKS)（默认）|英语（FT / s的速度）|英语（KTS速度）

编程使用

质量类型——质量类型固定的（默认）|简单的变量|自定义变量

编程使用

表示- 运动表示方程四元素（默认）|欧拉角

编程使用

惯性轴初始位置[Xe,Ye,Ze]- 惯性轴的位置[0 0 0](默认)|三元素向量

编程使用

体轴初速度[U,v,w]- 身体轴的速度[0 0 0](默认)|三元素向量

编程使用

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

编程使用

初始体旋转速率[p，q，r]-初始体旋转[0 0 0](默认)|三元素向量

编程使用

初始质量- 初始质量1．0（默认）|标量子

编程使用

惯性——惯性眼睛（3）（默认）|标量子

依赖性

编程使用

季度正常化的增益- 获得1．0（默认）|标量子

编程使用

包括惯性加速- 包括惯性加速端口从（默认）|在

依赖性

编程使用

状态属性

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

编程使用

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

编程使用

四元数向量:例如{'qr'， 'qi'， 'qj'， 'qk'}-四元数向量状态名＇＇（默认）|古老的清单包围括号

编程使用

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

编程使用

算法

扩展能力

C / C ++代码生成使用Simulink®Coder™生成C和C ++代码。万博1manbetx

另请参阅

航空航天Blockset文档

万博1manbetx

尝试matlab，sim万博1manbetxulink等产品s manbetx 845

`F_xyz（n）`——应用部队
三元素向量

`米_xyz(n - m)`——应用的时刻
三元素向量

`V_e`-平面地球参考系的速度
三元素向量

`X_e`-在平面地球参考系中的位置
三元素向量

`φ θ ψ (rad)`- 欧拉旋转角度
三元素向量

`DCM._是`- 坐标转换
3×3矩阵

`V_b`- 身体固定框架中的速度
三元素向量

`ω._b(rad / s)`-固定轴的角速率
三元素向量

`dω._b/ dt`- 角度加速
三元素向量

`一个_bb`- 身体固定轴的加速度
三元素向量

`一个_是`-相对于惯性系的加速度
三元素向量

`单位`-输入输出单元
`度量(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`

`惯性轴初始位置[Xe,Ye,Ze]`- 惯性轴的位置
`[0 0 0]`(默认)|三元素向量

`体轴初速度[U,v,w]`- 身体轴的速度
`[0 0 0]`(默认)|三元素向量

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

`初始体旋转速率[p，q，r]`-初始体旋转
`[0 0 0]`(默认)|三元素向量

`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
`从`（默认）|`在`

`位置：例如，{'xe'，'ye'，'ze'}`-位置状态名
`＇＇`（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

`四元数向量:例如{'qr'， 'qi'， 'qj'， 'qk'}`-四元数向量状态名
`＇＇`（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。万博1manbetx