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Three-axis Inertial Measurement Unit

3軸慣性計測ユニット（IMU）を実装する

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ライブラリ:
Aerospace Blockset / GNC / Navigation

説明

Three-Axis Inertial Measurement Unit ブロックは、3 軸加速度計と 3 軸ジャイロスコープを含む慣性測定ユニット (IMU) を実装します。

方程式の説明と誤差の適用については、Three-axis Accelerometer と Three-axis Gyroscope を参照してください。

Three-axis Inertial Measurement Unit 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。

例

軽量飛行機設計

軽量航空機の設計を使用して、航空機設計の技術的およびプロセス的な課題に対処します。

• ライブ スクリプトを開く

制限

• このブロックでは、振動振れ誤差、ヒステリシス影響、異弾性バイアス、異慣性バイアスは考慮されません。

• 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

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

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)'

IMU location — IMUの位置

[0 0 0] (既定値) | 3 要素ベクトル

IMU の位置は、加速度計グループの位置でもあり、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になります。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: imu

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

加速度計とジャイロスコープの更新レート。秒単位の double スカラーとして指定されます。更新レートが 0 の場合、連続加速度計と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: i_Ts

型: 文字ベクトル

値: double スカラー

既定の設定: '0'

Second-order dynamics for accelerometer — 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'

Accelerometer natural frequency (rad/sec) — 加速度計の固有周波数

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。

依存関係

このパラメータを有効にするには、Second order dynamics for accelerometer 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: w_a

型: 文字ベクトル

値: double スカラー

既定の設定: '190'

Accelerometer damping ratio — 加速度計の減衰比

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。

依存関係

このパラメータを有効にするには、Second order dynamics for accelerometer 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: z_a

型: 文字ベクトル

値: double スカラー

既定の設定: '0.707'

Accelerometer scale factor 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]'

Accelerometer measurement bias — 加速度計の測定バイアス

[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要素ベクトル

既定の設定: '[0 0 0]'

Accelerometer upper and lower 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]'

Second-order dynamics for gyro — ジャイロスコープの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'

Gyro natural frequency (rad/sec) — ジャイロスコープの固有周波数

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。

依存関係

このパラメータを有効にするには、Second-order dynamics for gyro 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: w_g

型: 文字ベクトル

値: double スカラー

既定の設定: '190'

Gyro damping ratio — ジャイロスコープ減衰比

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。

依存関係

このパラメータを有効にするには、Second-order dynamics for gyro 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: z_g

型: 文字ベクトル

値: double スカラー

既定の設定: '0.707'

Gyro scale factors and cross-coupling — ジャイロスコープの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

ジャイロスコープのスケール係数と相互結合は、3 行 3 列のマトリックスとして指定され、ジャイロスコープをボディ軸から傾斜させ、ボディ軸に沿って角速度をスケールします。

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]'

Gyro measurement bias — ジャイロスコープ測定バイアス

[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 要素ベクトルをラジアン/秒で指定します。

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要素ベクトル

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_sens

型: 文字ベクトル

値: 3要素ベクトル

既定の設定: '[0 0 0]'

Gyro upper and lower 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]'

Noise on — ホワイト ノイズ

on (既定値) | off

加速度と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: i_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 23096 23097 23098] (既定値) | 6 要素ベクトル

加速度計と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。6 要素の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: i_seeds

型: 文字ベクトル

値: 6要素ベクトル

既定の設定: '[23093 23094 23095 23096 23097 23098]'

ノイズ パワー — ノイズ パワー

[0.001 0.001 0.001 0.0001 0.0001 0.0001] (既定値) | 6 要素ベクトル

加速度計と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。6 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: i_pow

型: 文字ベクトル

値: 6要素ベクトル

既定の設定: '[0.001 0.001 0.001 0.0001 0.0001 0.0001]'

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 Gyroscope | Calculate Range