PHM 6DOF 模块文档

所属工具箱：RflySim PHM

简介

一句话描述：该模块在六自由度刚体运动模型中接入 PHM 故障模型总线，用于在故障注入与健康评估仿真中计算无人载具的位置、姿态、速度和环境状态。

PHM 6DOF 模块包含环境模型和基于四元数的刚体六自由度模型。环境模型用于模拟重力、大气压强和 GPS 原点对飞行状态的影响；刚体模型用于描述无人载具在机体系和地球坐标系下的平移运动与转动运动。

与 RflySim Model 库中的基础 6DOF 模块相比，本模块额外提供 Fail Model Bus 输入，用于接收 PHM 故障注入链路产生的质量、惯量、载荷、环境扰动或其他故障相关量，使动力学状态能够反映故障对飞行器运动的影响。

端口说明

输入端口（Inputs）

端口名	数据类型	维度	说明
Force and Moment Model Bus	Bus	-	力和力矩模型总线，提供机体受到的合力与合力矩
Fail Model Bus	Bus	-	PHM 故障模型总线，提供故障注入后影响动力学计算的故障量
fColi	double	1x6	机体坐标系下碰撞和摩擦产生的力与力矩，无碰撞模型时通常接零向量
Wind	double	1x3	地球坐标系或 NED 坐标系下的风速扰动输入，无风模型时通常接零向量

输出端口（Outputs）

端口名	数据类型	维度	说明
6DOF Bus	Bus	-	封装机体速度与加速度、地球系速度、位置、欧拉角、方向余弦矩阵、角速度、角加速度和 GPS/环境量的六自由度状态总线

参数配置（Parameters）

双击模块打开的 Mask 对话框中可配置以下参数：

参数名	默认值	说明
Init_PosE	ModelInit_PosE	地球坐标系或 NED 坐标系下的初始位置
Init_VelB	ModelInit_VelB	机体坐标系下的初始速度
Init_AngEuler	ModelInit_AngEuler	初始欧拉角
Init_RateB	ModelInit_RateB	机体坐标系下的初始角速度
Param_uavMass	ModelParam_uavMass	无人载具质量
Param_uavJ	ModelParam_uavJ	无人载具转动惯量矩阵
Param_GPSLatLong	ModelParam_GPSLatLong	GPS 原点纬度和经度
Param_envAltitude	ModelParam_envAltitude	GPS 原点海拔高度

模块特性（Block Characteristics）

特性项	值
模块类型	Masked Subsystem
Mask Type	6DOF API
直接馈通（Direct Feedthrough）	否
数据通信协议	不涉及网络通信

使用说明

1. 在 MATLAB 工作区中初始化 ModelInit_* 和 ModelParam_* 参数。
2. 将力和力矩模型输出连接到 Force and Moment Model Bus。
3. 将 PHM 故障注入链路输出连接到 Fail Model Bus。
4. 若不使用碰撞或风场模型，将 fColi 和 Wind 分别接零向量。
5. 将 6DOF Bus 输出连接到传感器、可视化、飞控接口或健康评估模块。

注意事项与常见问题

• 总线结构一致性：Force and Moment Model Bus 与 Fail Model Bus 必须与库中定义的总线结构匹配，否则仿真初始化会失败。
• 参数初始化：默认参数值引用 MATLAB 工作区变量，使用前需要在模型初始化脚本中完成赋值。
• 故障链路闭合：当使用载荷、惯量或风扰动类故障时，应确保对应故障量正确进入 Fail Model Bus，否则故障不会反映到动力学状态。
• 坐标系约定：输入输出遵循 RflySim 常用的机体系和 NED/地球坐标系定义，外接自定义模块时需要保持坐标系一致。

更新日志

• v4.10 (2026-05-07): 新增 PHM 6DOF 模块帮助文档，并接入 Simulink Help 按钮索引。