Mоделирование процессов и систем в Matlab (966709), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Как внутри блоков обозначаются входные величины, выходные величины блока и его переменные состояния? 2. Что такое обнаружение пересечения нуля, для чего зта процедура служит и ка- кими блоками используется? 3. Какими средствами можно обеспечить передачу данных из среды МАТЮКАВ в $-модель и обратно? 4. В чем главное преимущество блока 5-Рцпсйоп по сравнению со всеми остальными блоками библиотеки Яппйпл, позволяющими пользователю создавать собственные блоки? 5.
Можно ли обеспечить одновременное интегрирование нескольких процессов одним блоком 1п1ейгаГог? 6. Что такое З-функции, для чего они предназначены и как их создать? 7. Как обеспечить запуск Б-модели из программы МАТ1.АВ? 8. Как обеспечить запуск программы МАТ1.АВ из Я-модели? 9. Как создать окно настройки блока? 10. Как создать собственную библиотеку 3-блоков? Урок 9 ° Иоделирование аэрокосмических объектов В предыдущих уроках мы познакомились с ядром пакета Япш11п1с — библиотекой Яппй(п1с. Специалисты различного профиля, основываясь на возможностях ядра пакета, разработали ряд Б-библиотек, приспособленных для решения специфических задач в своей отрасли. Некоторые из библиотек включены в комплект поставки пакета Яппйп)с Неотъемлемым компонентом Б-моделей, создаваемых на базе этих библиотек, являются блоки, входящие в состав ядра.
В настоящем уроке мы познакомимся с библиотекой Аегозрасе В1ос)гзес, предназначенной для моделирования динамики полетов аэрокосмических объектов. ~бщая характеристика библиотеки Аегозрасе Чтобы получить доступ к библиотеке Аегозрасе, откройте окно 5нпи11 п1с БЬгагу Вгоггзег (Браузер библиотек Япш1ш1с) и с помощью контекстного меню библиотеки вызовите окно Ы>гагуг аего11Ьгг1, показанное на рнс.
9.1. В состав библиотеки входит семь разделов: О ЕциаЬоз о1 Иойоп (Уравнения движения) — содержит блоки, позволяющие со- ставить модель летательного аппарата; О Ргориййоп (Двигатель) — включает блоки, моделирующие влияние двигатель- ной установки летательного аппарата; О Асспасогз (Привод, рулевые машинки) — содержит блоки, моделирующие по- ведение привода рулей летательного аппарата; О 6МЕ (Регуляторы управления движением) — содержит блоки моделирования системы управления движением летательного аппарата; О Епч1гопшепс (Среда) — состоит из блоков, моделирующих влияние окружаю- щей среды на движугпийся в ней летательный аппарат; О ТгапзРопвайопз (Преобразования) — включает в себя блоки преобразования координаг, О Апгшайоп (Анимация) — содержит блоки, позволяющие построить анимационные изображения днижения летательного аппарата в пространстве.
Рис.9.1. Окно ЕгЬга~у: аегойвт 405 Облил характеристика библиотеки Аегозрасе Раздел ЕциаМопз оЮ Мобоп В раздел Едпасопз о( Иоооп (Уравнения движения) входят две группы блоков (рис. 9.2): 60оГ (6 Пейгее о( Егеегтош — 6 степеней свободы) и 30оГ (3 Персее о( (геенною — 3 степени свободы). Рис. 9.2. Содержимое раздела Ецианопз оГ Мойоп К первой группе принадлежат блоки, позволяющие задать модель пространственного движения с шестью степенями свободы: трем первым соответствуют перемещения вдоль осей декартовой системы координат, а остальным — углы поворота летательного аппарата относительно этой системы координат. Если дважды щелкнуть мышью на изображении группы 60оГ, на экране появится окно, представленное на рис. 9.3.
Рис. 9.3. Блоки группы бооГ В этом окне изображены два блока — 60оГ (Ен(ег Апд(ез) и 60оГ (Оиасегп1оп). Они представляют собой модели поведения твердого тела с шестью степенями свободы. Первый из них осуществляет представление углового движения тела через углы Эйлера, а второй — через кватернион поворота. Окна настройки этих блоков почти не отличаются друг от друга (рис.
9.4, 9.5). Общая характеристика библиотеки Аетоерасе 407 Прежде чем знакомиться с содержимым этих окон, нужно иметь представление об особенностях систем координат, используемых в библиотеке Аегозрасе, и применяемых обозначениях. В качестве основной (базовой) системы координат здесь принята система декар- товых (взаимно ортогональных) осей Х„У„Х„связанная с поверхностью Зем- ли. При этом предполагается, что ось 2, направлена вниз, к центру Земли. Две другие оси лежат в плоскости горизонта. Земля предполагается неподвижной, не вращающейся в пространстве и плоской. Отсюда следует, во-первых, что система земных осей Х„У„Х, в этих условиях является также и инерциальной, во-вто- рых — что с помощью библиотеки Аегозрасе можно изучать движения вблизи по- верхности Земли лишь на небольшом расстоянии от начальной точки и в течение небольшого промежутка времени, когда кривизной поверхности и вращением Зем- ли в пространстве можно пренебречь.
Вторая система координат, Хю Ум х.м по умолчанию имеет начало в центре масс О летательного аппарата (в дальнейшем ЛА). Ось Ха направлена по продольной оси ЛА к носу, ось Уь, перпендикулярная ей, лежит в плоскости крыла и направ- лена вправо (если смотреть с хвоста на нос ЛА), ось ха перпендикулярна плоско- сти крыла и направлена вниз. Проекции вектора У скорости ЛА на осн Хь, Уь, Хь обозначаются ию се и тел со- ответственно, проекции вектора а абсолютной угловой скорости ЛА — р, д и г, а п- роекции вектора М момента внешних сил, действующих на ЛА, — Х, М и Ф. Углы Эйлера, используемые в библиотеке, состоят из углов рыскания ~~ (уатт), тангажа 0 (р!!сЬ) и крена ср (го)!).
Угол рыскания представляет собой угол откло- нения в плоскости горизонта продольной оси Хь ЛА от направления оси Х, зем- ной системы координат. Угол тангажа — это угол подъема продольной оси ЛА над плоскостью горизонта, а угол крена является углом поворота корпуса ЛА во- круг его продольной оси. Возвращаясь к окнам настройки, перечислим содержащиеся в них настраиваемые параметры блоков. О 1п)йа! рок!Вол 1п !пса! ахея !ХеХе,Ее1 (ю) — начальное положение в инерциальных (земных) осях. Следует задать начальное отклонение центра масс (0) ЛА от начала земной системы координат. О 1п)йа! че(осйу !и Ьоду ахея !и,ч,тт) (ю/к) — начальные скорости в осях тела. Следует задать проекции скорости центра масс ЛА в начальный момент времени на оси, связанные с ЛА.
О 1п)йа! Еп!ег опепйайоп (гоП.рйсЬ,уатт) (гад) — начальная ориентация в углах Эйлера. Следует задать начальные углы крена, тангажа и рыскания. О 1п!Ва! Ьоду гобаВоп таЬез (рхЬг) (гад/з) — начальные угловые скорости тела. Следует задать начальные значения проекций угловой скорости ЛА на оси, связанные с ЛА. О Мая (Ед) — задаваемое значение массы ЛА. О 1пег!!а юаФг!х (Ей.ю "2) — задаваемая матрица (ЗхЗ) моментов инерции ЛА относительно связанных с ним осей., 408 Урок 9 ° Моделирование аэрокосмических объектов Входные величины у обоих блоков одииаковы. Это вектор текущих проекций иа оси ЛА всех действующих иа него внешних сил и вектор текущих моментов сил относительно осей ЛА. Перечислим выходные величины, оии также одинаковы у обоих блоков: О Че (гл/э) — вектор проекций текущего значения вектора скорости центра масс ЛА иа оси земной (ииерциальиой) системы координат; О Хе (гл) — вектор текущих смещений центра масс ЛА отиосительно начала зем- иой (ииерциальиой) системы координат; О ЕЫег (гад) — вектор текущих значений углов крена, таигажа и рыскания соот- ветствеиио; О РСИ вЂ” текущее значение матрицы направляющих косинусов связанных осей относительно земных осей; О ЧЬ (гл/э) — вектор проекций текущего значения вектора скорости центра масс ЛА иа оси системы координат, связанной с корпусом ЛА; О р,~,г (га%) — вектор проекций текущей угловой скорости ЛА па оси, связан- иые с ЛА; О рдоъцооФ,гоой (гад/эл2) — вектор производных от проекций текущей угловой скорости ЛА иа оси, связанные с ЛА.
Блоки, входящие в группу ЗРоГ, позволяют моделировать движение ЛА в одной плоскости (обычио — продольиое движение в вертикальной плоскости). В составе группы два блока: Ециайопэ оГ Мойоп (Воду Ахея) (Уравиеиия движения в связаивых осях) и 1псэбепсе $ Аэгэреед (Угол атаки и воздушная скорость) (рис. 9.6). Рис. 9.6. Блоки подраздела аегоВЬЗбог Первый блок позволяет моделировать продольное движение путем числеииого интегрирования уравнений продольного движения ЛА.
Второй вычисляет по заданным проекциям скорости ЛА иа оси Ха и Уь угол атаки Агрда и величипу вектора воздушной скорости. Общая характеристика библиотеки Аегоярасе б09 Окно настройки блока Едиайопз оУ Иойоп содержит параметры, необходимые для численного интегрирования дифференциальных уравнений продольного движения: О 1пЖа1 че1осйу (ш/з) — начальная скорость; О 1пгйа( Ьоду а(сйпбе (габ) — начальный угол подъема вектора скорости над плоскостью горизонта; О 1п1йа1 гпсгдепсе (гад) — начальный угол атаки; О 1пМа( Ьоду гоЬаЕе шбе (габ/тес) — начальная угловая скорость тангажа; О 1тйа! роя1йоп (х т) (в) — начальное положение центра масс; О Иазз (Мд) -- масса ЛА; О 1пегйа (Мд ш"2) — момент инерции ЛА относительно поперечной оси; О Ассе(егайоп дне 1о дгачйу (гя/зЯ2) — ускорение силы тяжести.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
