Стабилизация Активная - способы реализации

Serge77, 06.01.2004 15:23:02:

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

 

Интересно! как можно востановить вертикальное направление полета отклонившейся ракеты не умея поворачивать ее на нужный угол - разве что только добрыми намерениями, а ими известно куда выстлан путь...


Придумывай задачу поПолитКорректней - будем решать.

Я вот специально для Геннадия задачу предлогаю:

Ракета отклонилась от вертикали на угол "ф"
имеет угловую скорость "w" в направлении отклонения
и угловое ускорение "e" в направлении отклонения

Для простоты все величины в одной плоскости - в ней же лежат два (из 4х) руля-стабилизтора. Трением о воздух пренебречь. Все параметры ракеты известны.

При этом ее скорость относительно воздуха достаточно велика для аэродинамического управления и равна "V" - постоянна.

Считать что управляющее воздействие от поворота рулей пропорционально sin угла поворота (макс. 0,35 радиан ~ 20 градусов) и направлено перпендикулярно оси ракеты.

решим... вот практически получим алгоритм в первом приближении.

Serge77>Давайте обсуждать и делать стабилизацию по вертикали, а не управление во все стороны.
Только по направлению? Для этого есть серийные гироскопы и рулевые машинки, никаких МК и микропроцессоров не надо. Только я не очень знаком с номенклатурой.
Насколько я понимаю, стандартные гироскоп с подстройкой программы имеет уже выход на рулевую машинку. Достаточно посадить к нему приёмник-"кукушку" - генератор, имитирующий приёмник, принимающий PPM-сигнал от пульта, где данный канал стоит "на нейтралке" - и всё, один канал готов (нам надо 2 - крен вправо-влево и вперёд-назад). А с приёмником и пультом - это уже управляемый снаряд получается, прям авиамодель . И опять без процессоров и прочей мути .

termostat>Ракета отклонилась от вертикали на угол "ф" имеет угловую скорость "w" в направлении отклонения и угловое ускорение "e" в направлении отклонения Для простоты все величины в одной плоскости - в ней же лежат два (из 4х) руля-стабилизтора. Трением о воздух пренебречь. Все параметры ракеты известны. При этом ее скорость относительно воздуха достаточно велика для аэродинамического управления и равна "V" - постоянна. Считать что управляющее воздействие от поворота рулей пропорционально sin угла поворота (макс. 0,35 радиан ~ 20 градусов) и направлено перпендикулярно оси ракеты. решим... вот практически получим алгоритм в первом приближении.
Тут решать нечего. ПИ-регулятор по угловому отклоеннию - и вся любовь. Какой тут алгоритм? Алгоритм можно было бы рисовать тогда, когда мы уже получили внешнее возмущение и знаем, что больше возмущений не будет, а надо максимально быстро вернуться на курс. А у нас реальная жизнь. Вот ветер изменяется по непредсказуемому закону - потому и вызвал отклонение ракеты. Как ты его учтёшь?

termostat, 06.01.2004 14:46:15:

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

 

Два пиропатрона (быстросгорающая шашка) с одинаковым импульсом расположенных в противоположных к оси частях ракеты (обычно в носовой части ракеты). После вылета из контейнера подрывается один пиропатрон, через время t подрывается другой.

Момент, который должен дать пиропатрон можно легко расчитать зная момент инерции ракеты относительно ЦТ в нужной плоскости.

В конкретных формулах считать эту задачу не буду - мне уже не интересно ! Но на решение - посмотрю !

> Я вот специально для Геннадия задачу предлагаю:

Да, Да, Да, Да, Да, Да, Да, Да, Да, Да!!!!

Именно такую задачу я и решаю !!!!!

Только чуть посложнее .

Вчера подошел вплотную к описанию. Перечитал все, что уже написал раньше. Вижу куда идти.

Двигаюсь !

termostat, 06.01.2004 15:13:19:

Придумывай задачу поПолитКорректней - будем решать.

 

Корректную задачу ты сам поставил: активная стабилизация вертикального полёта ракеты.

Я понимаю, что может быть для кого-то интереснее было бы обсудить наведение в цель, но считаю здесь такие обсуждения совершенно неуместными.

Может полезной оказаться прога rocksim

http://www.apogeerockets.com/...

в версии 7 есть возможность ставить стабилизаторы под произвольными углми! Еще можно имитировать случайные порывы ветра, ранее было возможно только задавать скорость ветра как постоянную величину.

Одна беда - демка только версия 5.2 а там этого нет.

Интересно в спэйскад можно стабилизаторами крутить? BИли какой другой проге?

И все же стабилизация по видео изображению с борта вполне реальна, быстрореализуема и приземлять ракету можно будет подконтрольно.

Вот пример картинки с борта...

termostat>И все же стабилизация по видео изображению с борта вполне реальна, быстрореализуема и приземлять ракету можно будет подконтрольно.
Всё равно стабилизацию быстрых изменений курса делать придётся. Невозможно (трудно) реагировать так быстро, как иногда с ракетами нужно - это ж не самолёт . А это означает гироскопы. Собственно, модельные гироскопы для такого и предназначены: они имеют вход сигналов от приёмника и выход на рулевую машинку.

> Собственно, модельные гироскопы для такого и предназначены: они имеют вход сигналов от приёмника и выход на рулевую машинку.

Модельный гироскоп с возможностью удержания направления ПОЛНОСТЬЮ подошел бы для решения моей задачи (стабилизация по каналу вращения).

Вот только цена его - от 150 до 220 долларов.

Блок датчиков движения и обработки-хранения этой информации - т.е. блок телеметрии можно отрабатывать вообще без пусков. Достаточно просто поносить его дома в кармане, потом положить на стол - и проанализировать данные. Можно в мяч его засунуть с тряпками, скочем обмотать, да попинать немного по квартире. Вот и весь букет - ускорения, врщения, перегрузки.

В итоге мы должны получить траекторию и отклонение от того места где мы оставим его в покое. Ну и положения его начальное и конечное.

3D траекторию можно наверно в MathLAB рисовать? я не знаю. или софт какойнибудь демо найти в сети. Т.е. чтоб траектория рисовалась и по ней системка XYZ скользила, а в окошке отражались остальные параметры движения. В одном какие блок посчитал а в другом прога на ПК и окошко с величинами ошибок.

Guennady>Модельный гироскоп с возможностью удержания направления ПОЛНОСТЬЮ подошел бы для решения моей задачи (стабилизация по каналу вращения). Вот только цена его - от 150 до 220 долларов.
Одного гироскопа? На одну плоскость? (Понадобится две). Тут говорили, что-то около 45 USD за гироскоп... А в случае чего (если разница в цене между модельным и стандартным в самом деле такая большая) можно и сопряжение приёмника с гироскопом и рулевой машинкой сотворить самому - PPM-сигнал не особо сложная штука .

Балург, 08.01.2004 11:48:06:

Guennady>Модельный гироскоп с возможностью удержания направления ПОЛНОСТЬЮ подошел бы для решения моей задачи (стабилизация по каналу вращения). Вот только цена его - от 150 до 220 долларов.

Одного гироскопа? На одну плоскость? (Понадобится две). Тут говорили, что-то около 45 USD за гироскоп... А в случае чего (если разница в цене между модельным и стандартным в самом деле такая большая) можно и сопряжение приёмника с гироскопом и рулевой машинкой сотворить самому - PPM-сигнал не особо сложная штука .

 

Почитай мой постинг ВНИМАТЕЛЬНО!!!!

Ключевые слова:

1) для задачи управления по каналу вращения (ТОЛЬКО по каналу вращения, одна степень свободы)

2) гироскоп с возможностью УДЕРЖАНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ - по FUTABA'вской bkb GRAUPNER'овской терминологии - HeadLock.

> сопряжение приёмника с гироскопом и рулевой машинкой сотворить самому - PPM-сигнал не особо сложная штука .

Сотворить-то не сложно. Да вот закон преобразования прописать - не так просто. Я этим сейчас успешно занимаюсь. Сегодня будет решающий раунд . Хочу закончить до выходных или на выходных. Надеюсь !

А идея Термостата с записью траектории мне очень понравилась!!! И с ее последующей визуализацией!

У меня была идей попроще - сделать устройство (датчик), закрепить на оси с жестким упором (чтоб можно было зафиксировать в одном и том же начальном/конечном положении) и попробовать покрутить десяток оборотов с разной скоростью в одну сторону, десяток - назад. И все это в течении двух-трех минут. Посмотрим, какую погрешность даст. Потом - еще и в кардановом подвесе - совсем реальные условия полета будут. Только перегрузок не хватает.

Guennady> для задачи управления по каналу вращения (ТОЛЬКО по каналу вращения, одна степень свободы)
А нафига именно управление по каналу вращения? Я понимаю, что вообще-то для управления ракетой стабилизация по каналу вращения - жутко полезная штука, но вот для стабилизации по вертикали - вряд ли, ракеты не особо крутятся, и кручение это для такой задачи не особая помеха. Случайное кручение достаточно эффективно демпфируется аэродинамикой ракет.
Более того. Может оказаться, что не нужно тут никакой собственно стабилизации, а нужна просто фиксация этого кручения. Ещё одну рулевую машинку ставить? Нафига? Нам же просто нужно, чтоб подаваемые нами на ракету сигналы не зависели от того, как она крутится. А для этого достаточно преобразовывать сигналы уже на ракете в зависимости от зафиксированного угла её поворота. Например: повернулась ракета на 90 градусов по часовой, мы даём сигнал на поворот вверх, а ракета сама преобразует этот сигнал в поворот влево относительно её "крутящейся" системы отсчёта, то бишь задействует рулевую машинку не вертикальных, а горизонтальных рулей. А мы видим, что ракета поворачивает куда надо, а не движется по винтовой траектории.

Более того. Согласен, что кручение в такой ситуации вызывает повышенные затраты на перекладку рулей. Так что в больших ракетах стаб-я по кручению желательна. Но ведь в ракете есть и стабилизация курса! Кручение можно, например, компенсировать так: стабилизаторы (их 4, под прямыми углами отн. оси ракеты) сделать работающими не от одной рулевой машинки пара, а так: рули по горизонтали - вместе, от одной рул. машинки, а по вертикали - от отдельных. Рулить по вертикали синфазным отклонением, а по кручению - противофазным. Так что тут тоже не очень велик смысл разрабатывать стабил-ю по кручению отдельно от остального.

> А нафига...

Вам бы, молодой человек, еще бы капельку сдержанности !

> именно управление по каналу вращения?

Да потому, что если мы хотим хоть как-то стабилизировать ракету хоть в какой-то плоскости (кроме вращения) - мы должны сначала стабилизировать ее зафиксировать. Представь себе, что ты едешь на машине по льду, причем машину занесло и раскрутило, а тебе нужно повернуть направо. Ты сначала должен остановить вращение, а уже потом соображать, куда поворачивать.

> Случайное кручение достаточно эффективно демпфируется аэродинамикой ракет.

Случайное кручение практически не демпфируется аэродинамикой ракет.

> Может оказаться, что не нужно тут никакой собственно стабилизации, а нужна просто фиксация этого кручения.

Тогда проще раскрутить ее еще больше - чтобы не было отклонения в одну сторону, а получалась спираль, прецессия.

> Нам же просто нужно, чтоб подаваемые нами на ракету сигналы не зависели от того, как она крутится.
> Например: повернулась ракета на 90 градусов по часовой, мы даём сигнал на поворот вверх, а ракета сама преобразует этот сигнал в поворот влево относительно её "крутящейся" системы отсчёта,

Слушай! А ты хоть представил себе, что ты предлагаешь? У меня иногда создается впечатление, что ты предлагаешь, лишь бы предложить, а не потому, что предлагаешь что-то логичное и продуманое.

В твоем случае ракете придется шевелить ВСЕМИ четырьмя рулями одновременно, причем по алгоритму, в котором сам черт ногу сломит. Отклонение одной пары рулей, закрепленных между собой жестко приведет к появлению прецессии!!!

> а так: рули по горизонтали - вместе, от одной рул. машинки, а по вертикали - от отдельных.

Так и делается. Сигнал по каналу вращения подмешивается в канал управления по тангажу или рысканию с диференциальными рулевыми машинами. Только в этом случае - нужны дополнительные микшеры сигналов. При управлении всеми машинками от одного контроллера - так сделать можно.

Историческая сноска.

Подавляющее большинство ракет (это для того, чтобы не сказать, что все) стабилизированно относительно оси вращения. И алгоритмы управления ими расчитаны на достаточно небольшой диапазон отклонений. Например у ракеты Н-1 максимальное отклонение было 8 (восемь!!!) градусов. При третем пуске ракеты Н-1 через 14 сек после пуска ракета провернулась на весемь градусов и гироплатформа выдала команду на аварийное выключение двигателей. Так что - без управления по оси вращения - никак!!!

> Так что тут тоже не очень велик смысл разрабатывать стабил-ю по кручению отдельно от остального.

Эта задача может решаться совершенно отдельно от других задач. И эта задача должна решаться первой. Нет смысла хвататься за все сразу. На ней можно отрабатывать все решения, которые потом можно будет применить для всех остальных плоскостей.

замечание - по сути микросхемы ГИРОСКОПЫ таковыми не являются - ведь они выдают не угол поворота, а его первую производную - выход у них это угловая скорость.

ПРОДОЛЖЕНИЕ в Стабилизация Активная - часть II

Старые форумы Balancer'а


Пожалуйста больше сюда сообщения не отправляйте! Спасибо.