Three-axis Inertial Measurement Unit

3 軸慣性計測ユニット (IMU) の実装

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ライブラリ:
Vehicle Dynamics Blockset / Sensors

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計測ユニット (IMU) を実装します。

方程式と誤差の適用の詳細については、Three-axis Accelerometer (Aerospace Blockset)およびThree-axis Gyroscope (Aerospace Blockset)を参照してください。

例

ダブル レーン チェンジ リファレンス アプリケーション

ダブル レーン チェンジ操縦の ISO 3888-2 規格における車両運動モデル全体をシミュレート。車両運動の走行およびハンドリング解析やシャシー制御開発で、ヨー安定性や横方向加速度の制限などに使用。

• スクリプトを開く

制限

• バイブロ振子誤差、ヒステリシス効果、非等弾性バイアス、および非等慣性バイアスは、このブロックでは考慮されません。

• このブロックは、さまざまな形式の計器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

ボディ固定軸における実際の加速度。選択した単位で 3 要素ベクトルとして指定します。

データ型: double

w — 角速度

3 要素ベクトル

ボディ固定軸における角速度。ラジアン/秒単位で 3 要素ベクトルとして指定します。

データ型: double

w_dot — 角加速度

3 要素ベクトル

ボディ固定軸における角加速度。ラジアン毎秒毎秒単位で 3 要素ベクトルとして指定します。

データ型: double

CG — 重心の位置

3 要素ベクトル

重心の位置。選択した単位で 3 要素ベクトルとして指定します。

データ型: double

g — 重力

3 要素ベクトル

ボディ軸における重力。選択した単位で 3 要素ベクトルとして指定します。

データ型: double

出力

A_meas — 測定加速度

3 要素ベクトル

加速度計からの測定加速度。選択した単位で 3 要素ベクトルとして指定します。

データ型: double

w_meas — 測定角速度

3 要素ベクトル

ジャイロスコープからの測定角速度。ラジアン/秒単位で 3 要素ベクトルとして指定します。

データ型: double

パラメーター

メイン

単位 — 単位

メートル法 (MKS) (既定値) | ヤード・ポンド法

入出力の単位。次のように指定します。

単位	加速度	長さ
Metric (MKS)	メートル毎秒毎秒	メートル
English (帝国単位)	フィート毎秒毎秒	フィート

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 の位置 — IMU の位置

[0 0 0] (既定値) | 3 要素ベクトル

車両固定軸に沿った車両重心からの IMU の位置。加速度計グループの位置でもあります。この測定基準は、重心入力についても同じです。単位は選択した長さの単位です。

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]'

更新頻度 — 更新頻度

0 (既定値) | 実数の double のスカラー

加速度計とジャイロスコープの更新頻度。秒単位で実数の double のスカラーとして指定します。更新頻度を 0 にすると、連続加速度計と連続ジャイロスコープが作成されます。[ノイズ オン] パラメーターを選択して更新頻度を 0 にすると、ブロックはノイズを 0.1 のレートで更新します。

ヒント

以下に該当するとします。

• このパラメーターの値を 0 (連続) に更新する

• モデルの固定ステップ ソルバーを構成する

この場合は、[ソルバー] ペインで [データ転送に対するレート変換を自動的に取り扱う] チェック ボックスもオンに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、ソフトウェアでレート変換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: 実数の double のスカラー

既定の設定: '0'

加速度計

加速度計の 2 次ダイナミクス — 2 次ダイナミクス

on (既定値) | off

加速度の読み取り値に 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'

加速度計の固有振動数 (ラジアン/秒) — 加速度計の固有振動数

190 (既定値) | 実数の double のスカラー

加速度計の固有振動数。ラジアン/秒単位で実数の double のスカラーとして指定します。

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: 実数の double のスカラー

既定の設定: '190'

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[加速度計の 2 次ダイナミクス] を選択します。

加速度計の減衰比 — 加速度計の減衰比

0.707 (既定値) | 実数の double のスカラー

加速度計の減衰比。次元をもたない実数の double のスカラーとして指定します。

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: 実数の double のスカラー

既定の設定: '0.707'

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[加速度計の 2 次ダイナミクス] を選択します。

加速度計のスケール係数とクロスカップリング — スケール係数とクロス カップリング

[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せん断し、加速度をボディ軸に沿ってスケーリングするためのスケール係数とクロスカップリング。3 行 3 列の行列として指定します。

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]'

加速度計の測定バイアス — 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的なバイアス。選択した加速度の単位で 3 要素ベクトルとして指定します。

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]'

加速度計の上限と下限 — 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。選択した加速度の単位で 6 要素ベクトルとして指定します。

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]'

ジャイロスコープ

ジャイロの 2 次ダイナミクス — 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値に 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'

ジャイロの固有振動数 (ラジアン/秒) — ジャイロスコープの固有振動数

190 (既定値) | 実数の double のスカラー

ジャイロスコープの固有振動数。ラジアン/秒単位で実数の double のスカラーとして指定します。

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: 実数の double のスカラー

既定の設定: '190'

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[ジャイロの 2 次ダイナミクス] を選択します。

ジャイロの減衰比 — ジャイロスコープの減衰比

0.707 (既定値) | 実数の double のスカラー

ジャイロスコープの減衰比。次元をもたない実数で double のスカラーとして指定します。

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: 実数の double のスカラー

既定の設定: '0.707'

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[ジャイロの 2 次ダイナミクス] を選択します。

ジャイロのスケール係数とクロスカップリング — ジャイロスコープのスケール係数とクロスカップリング

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

ジャイロスコープをボディ軸からせん断し、角速度をボディ軸に沿ってスケーリングするためのジャイロスコープのスケール係数とクロスカップリング。3 行 3 列の行列として指定します。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: g_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]'

ジャイロの測定バイアス — ジャイロスコープの測定バイアス

[0 0 0] (既定値) | 3 要素ベクトル

ジャイロスコープの軸に沿った長期的なバイアス。ラジアン/秒単位で 3 要素ベクトルとして指定します。

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 感度バイアス — レートの最大変化

[0 0 0] (既定値) | 3 要素ベクトル

線形加速度によるレートの最大変化。g 単位あたりのラジアン/秒単位で 3 要素ベクトルとして指定します。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: g_sens

型: 文字ベクトル

値: 3 要素ベクトル

既定の設定: '[0 0 0]'

ジャイロの上限と下限 — 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

ジャイロスコープの各軸における角速度の 3 つの最小値と 3 つの最大値。ラジアン/秒単位で 6 要素ベクトルとして指定します。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: g_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]'

ノイズ

ノイズ オン — 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値にホワイト 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'

ノイズのシード — ノイズのシード

[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に対するガウス ノイズ ジェネレーターのスカラー シード。6 要素ベクトルとして指定します。

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: 6 要素ベクトル

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

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[ノイズ オン] を選択します。

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に対するホワイト ノイズのパワー スペクトル密度 (PSD) の高さ。次の単位で 6 要素ベクトルとして指定します。

• [Metric (MKS)] の場合は (m/s²)/Hz

• [English] の場合は (ft/s²)/Hz

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: 6 要素ベクトル

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

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[ノイズ オン] を選択します。

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

R2020a で導入

参考

Three-axis Gyroscope (Aerospace Blockset) | Three-axis Accelerometer (Aerospace Blockset)