Стабилизация Активная - способы реализации

termostat>Просматривая скачаные из сети видео пусков ракет - замечаю, что качество убогое в большинстве случаев. Ручки с камерой трясутся, фокус скачет, ракета теряется из вида. И давненько я еще подумал о том как хорошо бы сделать платформу универсальную для видеокамер с системой слежения за объектом в поле видеоизображения - Америкосы такую фичу сильно покупали бы.
А правительство какое-нибудь не наедет? .
Кстати, наводку можно сделать просто по маячку (в данном случае лучше радио, мощность нужна смешная) на корпусе ракеты. Это намного проще, чем активная стабилизация - и никаких безобразий с распознаванием кошмарных образов: ракета с пламенем и дымом, ракета падающая, ракета с парашютом...

termostat>как хорошо бы сделать платформу универсальную для видеокамер с системой слежения за объектом в поле видеоизображения - Америкосы такую фичу сильно покупали бы.
А то и РЛС соорудить .
Вот если такую фичу осилим, то возможно будем готовы к реализации ракет-перехватчиков.
Спорт увлекательнейший .

> Так есть ли чем управлять? Двигатели? Сделать начинку в виде контроллера (я например работал с msp430) и питанием от одной маленькой литиевой батарейки и написать софт для управления я в принципе могу. Нужно только чем управлять.

Как раз управлять есть чем ! Рулевые машинки для приводов рулей или даже управления положением двигателей (так англичане делали), уже есть в наличии.

Тут дело в алгоритме управления - какова функция отклонения управляющих органов от отклонения от заданной оси.

Если есть идеи - рассказывай! Только прочитай этот топик от начала - тут уже много чего обсуждали.

Guennady, 04.01.2004 01:55:56:

Тут дело в алгоритме управления - какова функция отклонения управляющих органов от отклонения от заданной оси.

 

немного сложней мне видится эта функция:

Ракету в пространстве определяют:

- Координаты
- ветор линейной скорости
- ветор линейного ускорения
- ветор угловой скорости
- ветор углового ускорения

Вот эти параметры должен постоянно вычислять бортовой вычислитель,

Он же обязан определить отклонения от заднных величин

определить необходимые управляющие воздействия

расчитать движения рулей (регуляторов, клапанов... ) для создания нужных управляющих воздействий.

\\\

Вот для выполнения последнего пункта и нужны калибровочные таблицы, которые я и предлагаю получить в полете ракеты туда и обртно на RC-контроле.
 
Желательно чтоб на ракете стояла система датчиков позволяющая записать перечисленные выше параметры Ракеты в пространстве. Можно будет посмотреть получим ли мы в результате координаты (удаление от точки старта и высоту) места приземления ракеты.


После того как прототип СУ будет сделан, нужен еще пуск на RC - так как не стал бы я сразу доверятся СУ не имея надежного укрытия. В результате второго полета мы уже сравним - отклонения которые мы нарулили и как хотела их парировать СУ - не было ли зашкаливаний и закидонов.

Но вот я боюсь второй полет на RC не сделаю - так как не вытерплю и рискну доверится СУ - снизить риск можно нверно зарядив мотор на малое время работы. чтоб коль захочет покуралесить не былоб мочи.


\\\\\\

Еще мысля: СУ делать модульной - в смысле не пытаться написать супер прогу для одного МК, а применить несколько МК - каждый в своем модуле.

Модуль датчиков (1) - может выдавать уже обработанные, посчитаные данные.

Модуль исполнительных механизмов (2) - может получать данные например о скорости ракеты отн. воздуха от (1) и о необходимых упр. воздействиях от (3) и по этим данным и калибровочным таблицам вычислять отклонения рулей и давать команды сервам.

Модуль центральный (3) - он получает данные от (1) сравнивает, считает и командует (вторым). Центральный модуль так же осуществляет общее руководство и радиообмен. Комндует парадом вобщем.


Модули 1 и 2 можно отрабатывать уже в 1-м полете. и нужно!

termostat>Еще мысля: СУ делать модульной - в смысле не пытаться написать супер прогу для одного МК, а применить несколько МК - каждый в своем модуле.
Мож, ещё логику всю на 133 или 131 серии сделать, как на С-300? Нафига несколько машинок, которые по объёму и энергии априори хуже одной с суммарным быстродействием (тем паче что они работать по логике вещей должны в значительной мере поочередно: каждая даёт данные следующей)? И какая там супер прога, когда максимум грамотный режим разделения времени нужен?

Нашел просто шикарную статью по рулевым машинкам! Это пока лучшее, что я видел! Нашел там ответ на давно мучавший меня вопрос - скорость разгона машинки до максимальной скорости поворота.

Там же статьи по всему что касается RC - и как что выглядит и работает, где покупается и конференции

> нужно сделать стенд для отработки агоритмов управления. Если качать основной двигатель, то воздействие вроде как детерминировано и можно сделать мат модель.

> Будет ли на изделии гироплатформа или нет?

Все, блин! Достало !!!!!!!!!!!!

Немедленно сажусь писать алгоритм!

Торжественно ОБЯЗУЮСЬ до конца недели выложить все проработки управления по каналу вращения.

Если не успею дать законченный рецепт - то по крайней мере вы увидите то, что я насобирал и в каком направлении двигаюсь.

Балург, 04.01.2004 06:00:54:

как на С-300?

 

не худший пимер для подражания!

Кому действительно интересно - почитаейте всю тему - выше кнопочка "Версия для печати"

Вместо качания двигателем наверно лучше посредине ракеты поставить карданный шарнир и ракету гнуть-гимбалить.

\\\\

По Гироплатформе. Идеально было бы гироскпы и кселерометры на 3 оси.


Но я хочу сделать простую СУ стабилизирующую ракету - чтобы кто захочет мог
повторить ее и использовать, потому хочется чтоб она была не дорогой.

Гироскопы стоят по 47 баксов. Акселерометры значительно дешевле - 10-20 баксов.

У меня возникла идея - параметры раеты в пространстве относительно
системы координат связанной со стартовой площадкой можно
отследить с помощью 2х двуосевых акселерометров и одного одноосевого.

Представте куб (лучше на листке нарисуйте, в общем случае это может быть прямоугольный параллелепипед): A B C D A' B' C' D' - связанный с ракетой.

1-й двухосевой акселерометр ADXL202 расположен на верхней гране ABCD в точке A - его оси измерения совпадают с ребрами АВ и AD
 
2-й двухосевой акселерометр ADXL202 расположен на нижней гране в точке С' - его оси измерения совпадают с ребрами C'В' и C'D'

3-й одноосевой акселерометр - его ось измерения паралельна ребру AA' и параллельна оси ракеты. Марка акселерометра выбирается по планируемым перегрузкам.

Эти 3 акселерометра быдут стоить 60 баксов.

Я считаю что в такой конфигурации по показаниям акселерометров можно вычислиь все параметры движения и положения ракеты. Чем болше линейные размеры этого параллелепипеда тем выше точность выислений угловых ускорений и скорости.

\\\\

С другой стороны: заплатив 135 баксов за 3 гироскопа и 40 баксов за 1 односоевой и 1 двухосевой акселерометры - мы за 175 баксов получим систему датчиков выдающую непосредственно нужные параметры. т.е. облегчим задачу вычислений.

\\\\

С еще одной стороны - гироскопы не присылают в виде бесплатных образцов. А акселерометры присылаю по 2 штуки каждого вида и не только в столицы, но и в другие города! т.е. акселерометры ничего стоить не будут и доступней тем кто живет в городах где с компонентами напряженка - нужно только немного аГлицкий занть чтоб форму заказа оформить. Это ПЛЮС огромный!

Балург>как на С-300?
termostat>не худший пимер для подражания!
Эх, если бы всё было так просто. С-300 разваливаются на ходу. Элементная база такая: 133 ИМС, на них собран проц с Фтакт = 2,5 МГц (больше на той эл. базе не получалось). Обвешан всем чем можно, в смысле вычислителями специальных функций (а то не потянул бы по выч. мощности).
Кстати, забавная история. Когда амеры в конце 70-х разобрали С-300, их спецы дали заключение "Эта машина работать НЕ МОЖЕТ." Причина - то, что не поверили, что проц с такой тактовой можно заставить обсчитывать столь сложные мат. модели (десятки ракет, и каждую - будь добр, обслужи...).
Состоит из огромадных гробов на колёсах. Всё это набито устаревшей аппаратурой, чуть ли не лампами (кстати, и релейная логика там во спом цепях используется довольно широко ). Когда вам платный оратай по ТВ скажет, что С-300 - супер, плюньте на экран. Да, пока по "ракетным" показателям он первый, и амеровский "Пэтриот" ему сливает. Но! Амерам такой ЗРК не был нужен так, как нам - у них вокруг океан, а основная задача таких комплексов - защита от ТАКТИЧЕСКОГО ракетного оружия и авиации (баллистические ракеты с разделяющимися БЧ пока ничего в мире не сбивает)! Причина, по которой С-300 удался - то, что создавался в СССР в те годы, когда элита наша и мечтать громко не смела о том, чтобы влиться в американскую "семью", и делалось всё для защиты себя и своих детей. Оборонка наша НЕ КОНКУРЕНТОСПОСОБНА НА МИРОВОМ РЫНКЕ. Причина проста: всё, что сейчас делается - эксплуатация советских НИОКР, а ведь они уже кончаются! Перспективы нашей экономики в мировом рынке и причины этого прекрасно описываются книгой Паршева "Почему Россия не Америка".
Сейчас амеры уже создают свой ЗРК, и он будет уж наверняка покруче всех этих С-400, потому что у нашей оборонки нет на доработку денег. С-400 - просто переделка электроники на более современную, "тяжёлое железо" осталось почти тем же, и тех. решения практически аналогичны.
Например, память команд от С-300 весит 180 кг при ёмкости 32 кБайт...

termostat>Вместо качания двигателем наверно лучше посредине ракеты поставить карданный шарнир и ракету гнуть-гимбалить.
Не вижу преимуществ. Разве что для резкого и крутого поворота за угол, чтоб по стенке бортом не шаркнуть . Нам большой "запас сгиба "не нужен.

>Мечта многих РакетоСтроителей - Красивый старт крупной ракеты с хороши качеством видео на память.

Мечта Ракетостроителей - запуск ракеты в космическое пространство. А добиваться специально медленного старта - сон разума.

termostat>У меня возникла идея - параметры раеты в пространстве относительно системы координат связанной со стартовой площадкой можно отследить с помощью 2х двуосевых акселерометров и одного одноосевого.
Смелая мысль (проще всего так: треугольник, в одной точке 3 датчика ортогонально - это линейные перемещения - а в двух других - по датчику перп-но плоскости треугольника - это в совокупности с тем датчиком в первой точке, который тоже перп-н пл-ти, даёт углы поворота плоскости треуг-ка), но ошибочная : видно, что повороты треуг-ка в самой содержащей его плоскости относительно первого угла не вычисляются. Так что, раз уж степеней свободы 6, то и датчиков столько же нужно - не смухлюешь (добавить в один из углов с одним датчиком второй), так что в Вашей системе будет неоднозначность (бесконечное множество решений - думаю, Вы уже на это напоролись ).
Хотя если говорить начистоту, без гироскопов система всяко получится несерьёзной. Дело в том, что даже при определении координат в 6-датчиковой системе точность меньше из-за того, что с гироскопами каждый датчик следит за своей координатой, и неэквивалентность датчиков (один датчик имеет коэффициент 1,03, а второй - 1,02, то есть они несимметричны) не влияет, т.к. при изменении какой-либо координаты "обратно" ("отмотке") погрешность убирается сама, т.к. отмотка ведётся тем же датчиком. Это, конечно, не спасает от погрешности "ухода нуля", но пьезодатчики ИМХО в основном страдают "погрешностью коэффициента". А без гироскопов, грубо говоря, "наматывает" один датчик, а "отматывает" второй, с другой погрешностью. Несколько шагов туда-обратно - и погрешность накопилась. Для угла поворота это просто ужасно - получаются совершенно неприемлемые погрешности.
Что касается датчиков угла, то с гироскопами вообще не нужны акселерометры для измерения угла ракеты, там достаточно измерить отклонение оси относительно корпуса ракеты.

Ну интересно - сам предложил треугольник и говоришь не однозначность. я треугольник не предлагал.

Ты попробуй в преложеной мной системе найти угловое или линейное ускорение неопределимое? Я прикинул что произвольные вектора ускорений в моей системе датчиков определяются, а по ним уже интегрируем и еще раз интегрируем.


А по поводу 6-ти датчиков дак имеется ввиду 3 гироскопа (одноосевые) и датчики ускорений на 3 оси, а не 6 датчиков ускорений.

Я сейчас качаю ролики с того сайта, ссылку на который дал в "Видео...", так вот меня посетила такая мысль - о динамике реальных ракет (причем в большом кол-ве) можно судить по этим видеозаписям. Сразу можно сказать, что почти все ракеты крутятся. Но также сразу можно сказать, что они крутятся не слишком быстро !

Я опять подумал об идее ориентироваться по камере, смотрящей вниз и опять отмел ее, как не самую эффективную и простую в реализации.

Даешь стабилизацию по каналу вращения !!! Вы подумайте! Один единственный датчик угловых перемещений, и все упорядке ! Ракета управляема по RC!

ИМХО - с этого нужно начинать.

termostat>Ну интересно - сам предложил треугольник и говоришь не однозначность. я треугольник не предлагал. Ты попробуй в преложеной мной системе найти угловое или линейное ускорение неопределимое? Я прикинул что произвольные вектора ускорений в моей системе датчиков определяются, а по ним уже интегрируем и еще раз интегрируем.
Твой извращённый кубизм и мой треугольник - оба недостаточны. Потому как число датчиков меньше числа степеней свободы. Просто мой треугольник нечувствителен к упомянутому мной вращению, но остальные 5 степеней свободы сечёт. А твой пятикуб чувствителен ко всему, но это ему не поможет, потому что он тем не менее не сечёт уже три степени свободы - все ускорения .
Из математики это вытекает. Просто у треугольника особенно ясно, что 5 датчиков недостаточно для реализации определения 6 ускорений. Проще говоря, имеем систему из 5 линейных уравнений (где игреки - измеренные ускорения) с 6 неизвестными (линейными и угловыми ускорениями). Такая система всегда вырождена, то бишь или не имеет решения, или неоднозначна. Линейная алгебра. Проще говоря, значения показаний датчиков не удастся однозначным образом преобразовать в ускорения. А что ты будешь интегрировать - подумать страшно!!! MathCAD загонять в контроллер? И получать решения скоростей в виде полиномов 2-й степени, а координат - 4-й степени?

предлагаю задачу по СУ - раз уж речь зашла о С-300 многие видели
как стартует ракета этого комплекса.

Задача такая - разаработать алгоритм поворота ракеты на нужный угол
после выброса из контейнера с формулами. Считать физические параметры ракеты известными. Сопротивлением воздуха принебречь.

Метод создания управляющих воздействий не важен.

Задаются величины: время разворота - t угол поворота от вертикали - ф

Придумайте задачи по СУ и алгоритмам - нам это может помочь сделать разговор более предметным!

Решение в архиве - но пароль сообщу позже.

termostat, 06.01.2004 13:46:15:

Задача такая - разаработать примерный алгоритм поворота ракеты на нужный угол после выброса из контейнера с формулами.

 

Я понимаю, что эта задача аналогична той, которую решает система стабилизации. Однако думаю, что нам нужно даже в постановке задач и их названиях быть ближе к ракетомоделизму и подальше от всяких "неоднозначных" тем и трактований.

Давайте обсуждать и делать стабилизацию по вертикали, а не управление во все стороны.

termostat>Задаются величины: время разворота - t угол поворота от вертикали - ф
Не пойдёт. Решения может не быть. У ракеты есть возможности, и они не рассчитаны на ЛЮБЫЕ задаваемые величины t и ф. ИМХО проще всего задавать полностью траекторию, а затем управляющим алгоритмом приближать как можем ракету к траектории, разумеется, после проверки траектории "на вшивость" - то есть что ракета вообще может лететь по ней (нет мгновенных поворотов и пр. ерунды). Получаются простенькие выражения, единственное, что надо - выч. мощи поболее, а этого у современных процессоров ВО СКОЛЬКО . То есть задача разбивается на две подзадачи: построить траекторию и провести по ней ракету. Траекторию строить целевым методом.

Подробнее. Надо лететь туда-то - цель там? Нет проблем: моделируем полёт ракеты туда из приближения "кратчайший путь есть прямая, а лучшая траектория - как можно более близкая к прямой". То есть тупо отклоняем моделируемую ракету в сторону цели и строим траекторию.
Потом вводим на различных участках траектории малые возмущения, смотрим, повысилась ли скорость, противозенитные качества подлёта, поражающая способность;), киногеничность и пр. - в общем, то, что нас интересует. Если при данном изменении повысилась - усиливаем изменение до оптимума, понизилась - то же для обратного изменения. Пробежавшись несколько раз такими изменениями по всей траектории, построим оптимальную траекторию. Современный процессор с такой задачкой справится за несколько миллисекунд, дальше только поправки потребуются - то бишь команды на рули скорректировать, следя в реальном времени, чтобы фиксируемая навигационной подсистемой (то бишь гироскопами да акселерометрами) траектория совпала с вычисленной; если отклонение "не побороть" (напр., сильный ветер) - корректировать траекторию сначала, учтя данный возмущающий фактор, т.е. ветер. Но последнее может вообще не потребоваться.

Конечно, алгоритм не идеальный, применением математики можно резко снизить требуемую выч. мощность, но:
1. Я не математик (и ты, наверно, тоже). Мы ж не С-300 делаем .
2. Численное решение в таких случаях почти всегда лучше упрощённого теоретического. Главное, чтобы хватило выч. мощи.

termostat>Метод создания управляющих воздействий не важен.
Ну ты сказал! Ещё как важен! рулим соплом или стаб-ми - это важно!