Трехосевой акселерометр

Трехосевой акселерометр для измерения ускорения.

Тип: SubSystem

Путь в библиотеке:

/Aerospace/GNC/Navigation/Three-axis Accelerometer

Описание

Блок Трехосевой акселерометр предназначен для измерения ускорений по трем взаимно перпендикулярным осям . Используется в системах навигации, стабилизации, мониторинга вибраций и управления движением.

Алгоритмы

Идеально измеренные ускорения ( ) включают в себя линейное ускорение центра масс в связанной системе координат ( ), дополнительные ускорения, вызванные эффектом плеча рычага из-за смещения акселерометра относительно центра масс. При необходимости гравитационная составляющая может быть исключена из результирующего сигнала.

Это описывается уравнением:

где

— угловые скорости в связанных осях;
— угловые ускорения в связанных осях;
— плечо рычага (смещение акселерометра относительно центра масс).

Плечо рычага определяется как расстояния, на которые группа акселерометров смещена относительно центра тяжести:

Ориентация осей, используемых для определения местоположения группы акселерометров ( ) и центра тяжести ( ), задается от нулевой точки отсчета (обычно носовая часть) к хвостовой части, вправо от вертикальной осевой линии и выше горизонтальной осевой линии. Ось и ось этой системы измерений противоположны связанным с корпусом осям, что приводит к отрицательным знакам в плечах рычагов для оси и оси . Измеренные ускорения ( ), выдаваемые этим блоком, содержат источники ошибок и определяются как:

где

— матрица 3 на 3, содержащая коэффициенты масштабирования по диагонали и перекрестные члены (погрешности взаимного ориентирования) вне диагонали;
— смещения.

Ограничения

В этом блоке не учитываются ошибки, вносимые за счет вибраций, и эффекты гистерезиса.

Порты

Вход

# A_b (m/s²) — фактические ускорения
вектор 1 на 3

Details

Фактические ускорения в связанных осях, заданные в виде трехэлементного вектора.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# ω (rad/s) — угловые скорости
вектор 1 на 3

Details

Угловые скорости в связанных осях, заданные в виде трехэлементного вектора, в радианах в секунду.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# dω/dt — угловые ускорения
вектор 1 на 3

Details

Угловые ускорения в связанных осях, заданные в виде трехэлементного вектора, в радианах на секунду в квадрате.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# CG, (m) — расположение центра тяжести
вектор 1 на 3

Details

Положение центра тяжести, заданное трехэлементным вектором.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# g, (m/s²) — ускорение свободного падения
вектор 1 на 3

Details

Ускорение свободного падения в связанных осях, заданная трехкомпонентным вектором.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Выход

# A_meas, (m/s²) — измеренные ускорения
вектор 1 на 3

Details

Измеренные ускорения с акселерометра, возвращаемые в виде трехкомпонентного вектора.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Main

# Положение акселерометра — расположение акселерометра

Details

Положение группы акселерометров, заданное в виде трехкомпонентного вектора. Координаты отсчитываются от нулевой точки (обычно носовой части) в направлении к хвосту, вправо от вертикальной осевой линии и вверх от горизонтальной осевой линии. Система отсчета совпадает с используемой для ввода центра масс.

Значение по умолчанию	`[0.0 0.0 0.0]`
Имя для программного использования	`acc`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Динамика второго порядка — динамика второго порядка

Details

Установите этот флажок, чтобы учесть динамические эффекты второго порядка при обработке данных акселерометра.

Значение по умолчанию	`true (включено)`
Имя для программного использования	`dtype_a`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Собственная частота (рад/сек): — собственная частота акселерометра

Details

Собственная частота акселерометра, заданная скаляром, в радианах в секунду.

Значение по умолчанию	`190.0`
Имя для программного использования	`w_a`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Коэффициент демпфирования — коэффициент демпфирования

Details

Коэффициент демпфирования акселерометра, заданный безразмерной скалярной величиной.

Значение по умолчанию	`0.707`
Имя для программного использования	`z_a`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Масштабные коэффициенты и перекрестные связи: — масштабные коэффициенты и перекрестные связи

Details

Масштабные коэффициенты и перекрестные связи, заданные матрицей 3 на 3, для внесения искажений между осями акселерометра и связанными осями объекта, а также масштабирования ускорений по осям.

Значение по умолчанию	`[1 0 0; 0 1 0; 0 0 1]`
Имя для программного использования	`a_sf_cc`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Систематическая погрешность: — систематическая погрешность

Details

Систематические погрешности акселерометра по осям, заданные трехкомпонентным вектором.

Значение по умолчанию	`[0.0 0.0 0.0]`
Имя для программного использования	`a_bias`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Частота обновления (сек): — частота обновления

Details

Частота обновления данных акселерометра, заданная скалярной величиной в секундах. При значении 0 акселерометр работает в непрерывном режиме. Если установлен флажок Включить белый шум и частота обновления равна 0, блок генерирует шум с частотой 0.1.

Значение по умолчанию	`0.0`
Имя для программного использования	`a_Ts`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

Noise

# Включить белый шум — белый шум

Details

Для добавления белого шума к показаниям ускорения установите данный флажок.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`a_rand`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Заданные значения генератора шума: — seed-значения генератора случайного шума

Details

Seed-значения генератора белого шума, заданные вектором из трех скалярных величин.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Включить белый шум.

Значение по умолчанию	`[23093 23094 23095]`
Имя для программного использования	`a_seeds`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Мощность шума: — мощность шума

Details

Высота спектральной плотности мощности (СПМ) белого шума для каждой оси акселерометра, заданная в виде трехэлементного вектора.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Включить белый шум.

Значение по умолчанию	`[0.001 0.001 0.001]`
Имя для программного использования	`a_pow`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Максимальное значение на выходе: — максимальное значение ускорений

Details

Максимальное значение ускорений, заданное скаляром.

Значение по умолчанию	`Inf`
Имя для программного использования	`a_sat1`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Минимальное значение на выходе: — минимальное значение ускорений

Details

Минимальное значение ускорений, заданное скаляром.

Значение по умолчанию	`-Inf`
Имя для программного использования	`a_sat2`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

Литература

Rogers, R. M., Applied Mathematics in Integrated Navigation Systems, AIAA Education Series, 2000.