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Three-axis Accelerometer

3軸加速度計を実装する

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ライブラリ:
Aerospace Blockset / GNC / Navigation

説明

Three-Axis Accelerometer ブロックは、3 つの軸それぞれに加速度計を実装します。理想的な測定加速度の詳細については、アルゴリズム を参照してください。

オプションで、測定された加速度の非線形化とともに Three-Axis Accelerometer ブロックの入力とダイナミクスに離散化を適用するには、Saturation ブロックを使用します。

Three-axis Accelerometer ブロック アイコンには、Units パラメータから選択された入力ユニットと出力ユニットが表示されます。

制限

• このブロックでは、振動振れ誤差とヒステリシス効果は考慮されません。

• このブロックは、楽器のさまざまな形式の内部ダイナミクスをモデル化することを目的としていません。

端子

入力

A_b — 実際の加速度

3 要素ベクトル

ボディ固定軸の実際の加速度。Units パラメータで指定された単位で、3 要素ベクトルとして指定されます。

データ型: double

ω — 角速度

3 要素ベクトル

ボディ固定軸の角速度。3 要素ベクトルとして指定され、ラジアン/秒単位です。

データ型: double

dω/dt — 角加速度

3 要素ベクトル

ボディ固定軸の角加速度。3 要素ベクトルとして指定され、ラジアン/秒の 2 乗で表されます。

データ型: double

CG — 重心の位置

3 要素ベクトル

重心の位置。Units パラメータで指定された単位で、3 要素ベクトルとして指定されます。

データ型: double

g — 重力

3 要素ベクトル

Units パラメータで指定された単位で、3 要素ベクトルとして指定された体軸上の重力。

データ型: double

出力

A_meas — 測定された加速度

3 要素ベクトル

加速度計から測定された加速度。Units パラメータで指定された単位で、3 要素ベクトルとして返されます。

データ型: double

パラメーター

単位 — 単位

Metric (MKS) (既定値) | English

入力および出力単位。次のように指定します。

単位	加速度	長さ
Metric (MKS)	メートル毎秒	メートル
English (イギリス帝国)	フィート毎秒平方	足

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: units

型: 文字ベクトル

値: 'Metric (MKS)' | 'English'

既定の設定: 'Metric (MKS)'

Accelerometer location — 加速度計の位置

[0 0 0] (既定値) | 3 要素ベクトル

加速度計グループの位置。ゼロ基準点 (通常は機首) から後方、垂直中心線の右側、水平中心線の上方に測定された 3 要素ベクトルとして指定されます。この測定基準は重心入力の場合も同様です。単位は、Units パラメータで指定された単位です。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: acc

型: 文字ベクトル

値: 3要素ベクトル

既定の設定: '[0 0 0]'

Subtract gravity — 重力を減算する

on (既定値) | off

加速度の読み取り値から重力を減算するには、このチェックボックスをオンにします。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: gtype

型: 文字ベクトル

値: 'on' | 'off'

既定の設定: 'on'

Second order dynamics — 2 次ダイナミクス

on (既定値) | off

加速度の読み取りに 2 次ダイナミクスを適用するには、このチェック ボックスをオンにします。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: dtype_a

型: 文字ベクトル

値: 'on' | 'off'

既定の設定: 'on'

Natural frequency (rad/sec) — 固有振動数

190 (既定値) | スカラー

加速度計の固有周波数。ラジアン/秒単位で、double スカラーとして指定されます。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: w_a

型: 文字ベクトル

値: double スカラー

既定の設定: '190'

Damping ratio — 減衰比

0.707 (既定値) | スカラー

加速度計の減衰比。次元のない二重スカラーとして指定されます。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: z_a

型: 文字ベクトル

値: double スカラー

既定の設定: '0.707'

Scale factors and cross-coupling — スケール係数と相互結合

[1 0 0; 0 1 0; 0 0 1] (既定値) | 3 行 3 列の行列

加速度計をボディ軸から傾斜させ、ボディ軸に沿って加速度をスケールするための、3 行 3 列のマトリックスとして指定されたスケール係数と相互結合。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: a_sf_cc

型: 文字ベクトル

値:3 行 3 列の行列

既定の設定: '[1 0 0; 0 1 0; 0 0 1]'

Measurement bias — 測定バイアス

[0 0 0] (既定値) | 3 要素ベクトル

加速度計の軸に沿った長期バイアス。Units パラメータで指定された単位で、3 要素ベクトルとして指定されます。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: a_bias

型: 文字ベクトル

値:3 行 3 列の行列

既定の設定: '[0 0 0]'

Update rate (sec) — 更新レート

0 (既定値) | スカラー

加速度計の更新レート。秒単位で double スカラーとして指定されます。更新レートが 0 の場合、連続加速度計が作成されます。Noise on チェックボックスが選択され、更新レートが 0 の場合、ブロックは 0.1 のレートでノイズを更新します。

ヒント

もし、あんたが：

• このパラメータ値を0（連続）に更新します

• モデルの固定ステップソルバーを構成する

また、Solver ペインの Automatically handle rate transition for data transfer チェックボックスも選択する必要があります。このチェックボックスをオンにすると、ソフトウェアはレート遷移を正しく処理できるようになります。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: a_Ts

型: 文字ベクトル

値: double スカラー

既定の設定: '0'

Noise on — ホワイト ノイズ

on (既定値) | off

加速度の読み取りにホワイト ノイズを適用するには、このチェック ボックスをオンにします。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: a_rand

型: 文字ベクトル

値: 'on' | 'off'

既定の設定: 'on'

Noise seeds — ノイズシード

[23093 23094 23095] (既定値) | 3 要素ベクトル

加速度計の各軸のガウス ノイズ ジェネレーターのスカラー シード。3 要素ベクトルとして指定されます。

依存関係

このパラメータを有効にするには、Noise on を選択します。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: a_seeds

型: 文字ベクトル

値: 3要素ベクトル

既定の設定: '[23093 23094 23095]'

ノイズ パワー — ノイズ パワー

[0.001 0.001 0.001] (既定値) | 3 要素ベクトル

加速度計の各軸のホワイトノイズのパワースペクトル密度 (PSD) の高さ。3 要素ベクトルとして指定されます。

• (m/s²)/Hz（UnitsがMetric (MKS)に設定されている場合）

• (ft/s²)/Hz（UnitsがEnglishに設定されている場合）

依存関係

このパラメータを有効にするには、Noise on を選択します。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: a_pow

型: 文字ベクトル

値: 3要素ベクトル

既定の設定: '[0.001 0.001 0.001]'

Lower and upper output limits — 加速度の最小値と最大値

[-inf -inf -inf inf inf inf] (既定値) | 6 要素ベクトル

加速度計の各軸における加速度の 3 つの最小値と 3 つの最大値。Units パラメータで指定された単位で、6 要素のベクトルとして指定されます。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: a_sat

型: 文字ベクトル

値: 6要素ベクトル

既定の設定: '[-inf -inf -inf inf inf inf]'

アルゴリズム

理想的な測定加速度 ($${\overline{A}}_{imeas}$$) には、重心における体軸の加速度 ($${\overline{A}}_b$$) と、加速度計が重心にないことによるレバーアームの効果が含まれます。オプションで、ボディ軸の重力を除去することもできます。これは次の式で表されます:

$${\overline{A}}_{imeas}={\overline{A}}_b+{\overline{\omega }}_b\times ({\overline{\omega }}_b\times \overline{d})+{\dot{\overline{\omega }}}_b\times \overline{d}-\overline{g}$$

ここで、$${\overline{\omega }}_b$$ はボディ固定の角速度、$${\dot{\overline{\omega }}}_b$$ はボディ固定の角加速度、$$\overline{d}$$ はレバーアームです。レバーアーム（$$\overline{d}$$）は、加速度計グループが重心の前方、右、下にある距離として定義されます：

$$\overline{d}=\left[\begin{array}{l}{d}_x\\ d_y\\ d_z\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}-(x_{acc}-x_{CG})\\ y_{acc}-y_{CG}\\ -(z_{acc}-z_{CG})\end{array}\right]$$

加速度計グループ (x_acc、y_acc、z_acc) と重心 (x_CG、y_CG、z_CG) の位置を決定するために使用される軸の方向は、ゼロ基準点 (通常は機首) から後方、垂直中心線の右側、水平中心線の上方になります。これらの測定軸の x 軸と z 軸は、x 軸と z 軸のレバー アームの負の符号を生成する本体固定軸とは反対です。

このブロックによって出力される測定加速度（$${\overline{A}}_{meas}$$）には誤差源が含まれており、

$${\overline{A}}_{meas}={\overline{A}}_{imeas}\times {\overline{A}}_{SFCC}+{\overline{A}}_{bias}+noise,$$

として定義されます。

ここで、$${\overline{A}}_{SFCC}$$ は対角要素上のスケーリング係数と非対角要素上のミスアライメント項の 3 行 3 列の行列であり、$${\overline{A}}_{bias}$$ はバイアスです。

参照

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

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2006a より前に導入

参考

Three-axis Gyroscope | Three-axis Inertial Measurement Unit | Saturation