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Three-axis Gyroscope

3軸ジャイロスコープを実装する

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ライブラリ:
Aerospace Blockset / GNC / Navigation

説明

3 軸 Gyroscope ブロックは、3 つの軸それぞれにジャイロスコープを実装します。測定された本体の角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、測定されたボディ角速度の非線形化とともにブロック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。

制限

• このブロックでは、異弾性バイアスと異慣性バイアスの影響は考慮されません。

• 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

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/秒で表されます。

データ型: double

G's — 加速度

3 要素ベクトル

ボディ固定軸の加速度。3 要素ベクトルとして指定され、単位は G です。

データ型: double

出力

ω_meas — 測定された角速度

3 要素ベクトル

ジャイロスコープから測定された角速度。ラジアン/秒単位で 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

Second order dynamics — 2 次ダイナミクス

on (既定値) | off

ジャイロスコープの読み取りに 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_g

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

ジャイロスコープの固有周波数。ラジアン/秒単位で、2 倍の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_g

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

ジャイロスコープの減衰比。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: z_g

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

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クロスカップリングにより、ジャイロスコープがボディ軸から傾斜し、ボディ軸に沿って加速度がスケールされます。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: g_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

ジャイロスコープ軸に沿った長期バイアス。3 要素ベクトルとして指定され、ラジアン/秒で表されます。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: g_bias

型: 文字ベクトル

値:3 行 3 列の行列

既定の設定: '[0 0 0]'

G-sensitive bias — レートの最大変化

[0 0 0] (既定値) | 3 要素ベクトル

直線加速度による速度の最大変化。3 要素ベクトルとして指定され、ラジアン/秒/g 単位で表されます。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: g_sen

型: 文字ベクトル

値: 3要素ベクトル

既定の設定: '[0 0 0]'

Update rate (sec) — 更新レート

0 (既定値) | スカラー

ジャイロスコープ更新レート（秒単位、double スカラーとして指定）。更新レートが 0 の場合、連続ジャイロスコープが作成されます。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 ペインで 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: g_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

ジャイロスコープ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: g_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

ジャイロスコープの各軸のガウス 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: g_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

[0.0001 0.0001 0.0001] (既定値) | 3 要素ベクトル

ジャイロスコープ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、単位は (rad/s)²/Hz です。

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: g_pow

型: 文字ベクトル

値: 3要素ベクトル

既定の設定: '[0.0001 0.0001 0.0001]'

Lower and upper output limits — 角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

各ジャイロスコープ軸の角速度の 3 つの最小値と 3 つの最大値。6 要素ベクトルとして指定され、ラジアン/秒で表されます。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: g_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

測定されたボディ角速度$$({\overline{\omega }}_{meas})$$には、ボディ角速度$$({\overline{\omega }}_b)$$、誤差、およびオプションで信号の離散化と非線形化が含まれます:

$${\overline{\omega }}_{meas}={\overline{\omega }}_b\times {\overline{\omega }}_{SFCC}+{\overline{\omega }}_{bias}+Gs\times {\overline{\omega }}_{gsens}+noise$$

ここで、$${\overline{\omega }}_{SFCC}$$ は対角成分のスケーリング係数と非対角成分のミスアライメント項の 3 行 3 列の行列、$${\overline{\omega }}_{bias}$$ はバイアス、(Gs) はジャイロスコープの G、$${\overline{\omega }}_{gsens}$$ は G に敏感なバイアスです。

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 Accelerometer | Three-axis Inertial Measurement Unit | Saturation