Стабилизация Активная - часть II

>эскиз см. на три-четыре страницы выше в этом топике.

это означает что смотреть нужно на восьмой странице!)))

Приехали сэмплы от Фрискейл - пять штук MC33883DWX. Раньше чем ожидалось, однако.

ST отморозились по полной программе. Все грабли довольно доходчиво описал в письме, пришел ответ - "не могли бы вы описать, в чем проблема?" Может мой английский какой не такой? Так другие вроде понимают...


***
Максимальный угол качания сопла взял около 45 градусов, но предусмотрел отверстия для его ступенчатого уменьшения - пять положений всех трех штоков относительно точки крепления сопла: ближе к соплу - больше угол отклонения. Для сорока пяти градусов качания длину вертикального участка шланга возьму пару метров, чтобы обеспечить достаточную гибкость и минимум сопротивления качанию. Больше, я думаю, не стОит - возрастает масса. Длина стержня маятника миллиметров пятьсот; роль груза частично выполняют батареи питания.

Пока вижу одну проблему - сенсоры. Где взять фотодиоды / фотосопротивления с нормальной чувствительностью к видимому свету?

Non-conformist> Приехали сэмплы от Фрискейл - пять штук MC33883DWX. Раньше чем ожидалось, однако.

Вот и чудненько !

Non-conformist> Максимальный угол качания сопла взял около 45 градусов

Многовато ИМХО. может 20 ?

а может просто плоскую или вогнутую платформу балансировать над водяным фонтаном ? Нехай полетает ...

фонтан, выше платформа с фотодатчиками и еще выше источник света.

Чисто ракета в воздушном океЯне. и компактненько.

Я ж говорю - там будет пять положений крепления всех трех штокой (двух активаторов и одного штыря). Ближе к соплу - меньше плечо, больше угол отклонения. Самое меньшее отклонения - самые дальние отверстия. При ходе штока активатора от среднего положения ± 10 мм, для того, чтобы отклонить сопло на сорок пять градусов, необходимо плечо 10 мм. Так вроде?
Тригонометрию вспоминать отказываюсь категорически, поэтому прикинул по транспортру: при вдвое болльшем плече (20 мм) сопло отклонится на угол порядка 27 градусов; при втрое большем плече угол отклонения сопла составит уже около 18,5 градусов. Я думаю, что и трех этих положений будет вполне достаточно для оценки тенденций. Потом в случае чего можно будет еще дырочек насверлить: у меня электродрель есть и три сверла.

> а может просто плоскую или вогнутую платформу балансировать над водяным фонтаном ? Нехай полетает ...
Это невозможно. В начале топика точно такой же МОЙ прожект уже обсуждался.
При неподвижном источнике "тяги" и свободной платформе последняя будет выдуваться за пределы струи при малейшей попытке восстановить равновесие путем наклона отражателя. Или целое поле струй надо, или достаточно широкую одну струю - гораздо шире, чем платформа-отражатель. А лучше всего имхо - забить на это дело. Непоказательный эксперимент, НЕРАКЕТНЫЙ - пустая трата времени.
Не такая уж это большая проблема - сопло с разворотом газов на 180 градусов сотворить.

как же не ракетный если платформа именно на РЕАКТИВНОЙ тяге отбрасываемой воды будет висеть ?

ну не хочеш плоскую возьми вогнутую - фару какую нибудь или миску.

Термостат, нарисуй свою задумку на листке бумаги. Прикинь, подумай, и ты увидишь, что ничего не получится. С одной узкой струей и широким поворотным отражателем - хоть миской, хоть тарелкой - сто процентов не получится, это же просто ВИДНО. Нужно городить рассекатель на много струй - гемора ГОРАЗДО больше, чем ОДНО сопло с разворотом на 180 градусов и шлангом.

Сам нарисовал - ЕЩЕ раз. Подумал. Вроде получается!
Не пойму только, почему ТОГДА я решил, что не получится??? Наверное, мысленно отражатель не в ту сторону наклонял.

По моему получается реально РАКЕТА.

Ведь можно взять соплообразную глубокую миску (типа перевернутой параболы) и все систему сделать вытянутой - например труба стеклопластиковая от удилища.

сверху сделать подвес на двух струнах на которых "ракета" будет висеть когда нет воды.

Воду можно подавать струей а можно и душем обычным. я не знаю какой у вас напор воды.

Конечно электро ТБ нужно соблюдать - только акумуляторное питание.

т.е. центр тяжести должен быть повыше и инерционность систеы такая чтоб именно сопло качалось а не "ракета" вихлялась.

Пробовал вчера балансировать блюдце на струе воды (свинтил рассекатель с душевого шланга). На самом полном напоре блюдце тупо падает на дырку и скребет по срезу шланга, вода при этом веером брызжет во все стороны. Мало давление. Можно еще у родителей попробовать - но если там нормальное давление, которое будет держать грамм триста на расстоянии хотя бы пару сантиметров от среза шланга, то вся ванная комната будет реально полна воды - это я вчера понял. Т.е. в реальности немножко другая картинка получается - компактности и аккуратности нет и близко.

Хотя, если сделать тяжелый держатель для душевого шланга, поставить его на дно ванны и приноровиться перекрывать воду моментально после сваливания девайса - потолок может и не придется белить заново. Но однозначно остается гемор с герметичным боксом для электроники - чтобы дым с нее не пошел. И еще конкретный минус - однозначно не будет зрелищности.

Я думаю все-таки, что это будут летние, уличные эксперименты в саду усадьбы, доставшейся супруге в наследство. Вот ТАМ все можно будет сделать обстоятельно и ЗРЕЛИЩНО. В качестве рабочего тела реальнее всего будет использовать сжатый воздух, набитый в стандартный кислородный баллон, т.к давление воды в системе там тоже низкое. С баллоном все в принципе решаемо, даже редуктор есть.

Огород в радиусе нескольких метров поливается водой, чтобы не было пыли; из мусорных досок делаются козлы двух-трехметровой высоты (можно использовать старую грушу - она как раз наклонена - то, что надо!); наверху крепится проектор, подвешивается на двух шнурах ерзалка, которая к тому времени, надеюсь, будет готова; к соплу подсоединяется шланг, настраивается камера... Все будет нормально, красиво, просторно, и главное - никто лишний не будет глазеть.

Единственная проблема - низкая чувствительность сенсоров датчика: десять сантиметров в таких масштабах - это почти впритык.

Да, вчера поздно вечером состоялась еще одна серия попыток балансирования - из пяти раз НИ ОДНОГО меньше девяти секунд не получилось! Самый удачный подход - 11,5 с.

Видимо, для П-регулятора и данных механических хар-ках системы это есть предел.

Может тебе в качестве датчиков использовать 4 светодиода и счетверенный ОУ с полевым (FET) входом (на ti.com посмотреть и заказать) с ними на одной платке основании. У меня красные светодиоды с прозрачной линзой от игрушек самые чувствительные были. От этой платы шлейф пустить 6 проводный - 2 питание и 4 с выходов ОУ через резисторы 200 ом.

Да, я тоже думал о выносном усилителе, это есть гут!
Давай - чертим, думаем, паяем! Я готов. Почему бы нам не заняться этим параллельно, а еще лучше - распределить задачи? Для дела было бы здорово. Занимаешься ли ты программой?

Нарисуй, пожалуйста, прикидочную схему твоего предложения по датчику. Где взять этот чип? Просто счетверенный ОУ? Так может, не обязательно с полевым входом? И самое главное - как чисто схемотехнически он будет преобразовывать слабое изменение прводимости перехода сенсора (тока зарядки шим-формирующего конденсатора) в импульсы шим? Или там другая система будет?

Можно купить 2 ОУ которые Сергей любит, или 1 счетверенный вариант AD8544




у него очень большое входное сопротивление - светодиоды очень слабый ток генерируют.

Я заказывал бесплатно на ti.com TLV2374 - они тоже спур-пупер но питание от 3 до 16 вольт.




========

Схема простая - светодиоды подключаются на землю и выводом "черточка" на входы "+" ОУ. Выходы ОУ соединить с соотв. входами "-". От выходов ОУ резистор 200 - 470 Ом на выходной шлейф.

питание на ОУ подавать через резистор 33-100 Ом и между + и - питания поставить конденсатор 0.1 - 0.47 мкФ

========

светодиоды считаю необходимым отклонить от нормали к плате на 10 градусов примерно.

для этого при пайке под них подложить прокладку чтоб сделать одинаковый зазор. Прокладку потом вытащить, отогнуть светодиоды.

========

в твою схемы светодиоды не подойдут.

я вод думаю может можно использовать L297 - контроллер тока в ШД - она распространенная и не дорогая.

или даже TL494




или TL594

это ШИМ модуляторы в старых БП питания ПК стояли, можно там же заказать.

Напряжение с ОУ от светодиодов подавать как обратную связь и контроллер будет уменьшать ШИМ в этом канале.

=======

А вообще светодиоды я предлагаю для МК. т.е. напряжение с платы прямо на АЦП МК подавать.

Откалибровать датчик введением таблицы в МК - т.е. поставиь его на поворотную планку и откалибровать например в градусах отклонения.

В связи с дискуссией - хватает или нет только П-управления для стабилизации - у меня возник вопрос:

обычные неподвижные стабилизаторы - это какое управление? Разве это не чистое П? А ведь хватает для стабилизации, ракета не машет хвостом в полёте. Или это не чистое П?

> светодиоды считаю необходимым отклонить от нормали к плате на 10 градусов примерно
> Откалибровать датчик введением таблицы в МК

Насчет отказа от светоделительной крестовины за счет отклонения сенсоров от нормали.
Нужно сделать так, чтобы датчик по самому ПРИНЦИПУ своей работы был бы нечувствителен к разбросу параметров сенсоров (равно как и к углу их установки относительно чего бы то ни было - это одно и то же).

В случае с полупрозрачным экраном, лежащим на перекрестии светоделительной крестовины, имхо как раз и получается, что все разбросы сенсоров и угловые погрешности их установки становятся несущественны в силу самого принципа работы такой конструкции: система с сенсорами разной чувствительности просто сбалансируется в точке, чуть смещенной от положения, в котором световое пятно разделено на четыре квадранта поровну. Т.е. пятно смещается в сторону датчика с наименьшей чувствительностью (либо с наибольшей погрешностью угла установки при равных чувствительностях) - только и всего: см. рисунок. Получается, что никакой калибровки не нужно!

Как будет вести себя схема с отогнутыми светодиодами? Не знаю. Наверное, точно так же, но имхо крестовина с экраном видится мне конструкцией НАМНОГО более чувствительной к отклонению от точки равномерного освещения, чем отогнутые сенсоры. В любом случае, я почти уверен, что 10 градусов отклонения сенсоров - это слишком много.

В общем, надо пробовать и так и сяк. Сначала я буду пробовать с крестовиной, с полупрозрачным экраном и сенсорами хорошей чувствительности (с выносным усилителем - тут я обеими руками "за"). Т.е. сначала сделаю так, как мне кажется наиболее правильным. потом уже будем пытаться упростить конструкцию датчика (убрать объектив, экран и крестовину) - за счет отклонения сенсоров от оси маятника на некий угол.

Non-conformist> система с сенсорами разной чувствительности просто сбалансируется в точке, чуть смещенной от положения, в котором световое пятно разделено на четыре квадранта поровну

Учитывая, для чего всё это делается, мне кажется такой результат нам не подойдёт. Получится, что ракета будет стремиться лететь чуть боком. Т.е. направление "прямо" для неё будет не строго по оси ракеты, а чуть под углом к оси.

Может быть и маятник быстро падает именно потому, что положение с равномерным освещением получается не вертикальным, а чуть отклонённым.

Serge77> обычные неподвижные стабилизаторы - это какое управление? Разве это не чистое П? А ведь хватает для стабилизации, ракета не машет хвостом в полёте. Или это не чистое П?

Я выше писал что П может регулировать (в ракете - стабилизировать) если управляющее воздействие достаточно для выполнения регулирования но мало чтоб вызывать перергулирование и связаные с этим колебания системы.

Наверно поэтому рекомендуют для ракеты определенну стабильность - 2-3 диаметра корпуса а не максимально возможную.

а ПИД (даже ПД) позволяет регулировать быстрей.

Non-conformist> я почти уверен, что 10 градусов отклонения сенсоров - это слишком много.

возможно. я примерно сказал.

это зависит от угла излучения конкретного светодиода. Я видел в ДШ на прозрачные 26 градусов полный угол. тогда при отгибе в 10 градусов источник будет совсем на краю.

> Учитывая, для чего всё это делается
Согласен. Если источником будет уже не кинопроектор, а солнце, лучи к-рого можно считать параллельными, то скомпенсировать разброс чувствительностей сенсоров плоско-параллельным перемещением относительно источника у системы уже не выйдет - слишком далеко для этого Солнце. Единственным способом скомпенсировать неравномерность освещения сенсоров у системы останется изменение УГЛА корпуса относительно направления полета, что вызовет дополнительные потери тяги и прирост аэродинамического сопротивления (см. рисунок). В таком положении и будет проходить весь активный участок полета.

Кстати, я уже писал, что наша система, даже с супер-пупер калиброванным датчиком, не будет стабилизировать две вещи: крен (вращение вокруг продольной оси - ну, это очевидно, и в объяснениях не нуждается), и менее очевидное явление: снос (скольжение), когда положение объекта относительно точки старта меняется без изменения курса - за счет ветра, например, или за счет отклонения вектора тяги, как на рисунке.

Попробуем порассуждать далее по рисунку выше.

Если скорость ракеты на правом рисунке будет выше некоторой величины, то для компенсации разворачивающего момента, максимального угла отклонения сопла при заданной тяге может не хватить.

Отсюда вывод - при выборе максимального угла отклонения увт как будто нужно учитывать:
1. Погрешность калибровки датчика направления
2. Скорость ракеты в конце активного участка полета (т.е. максимальное значение скорости при работающем двигателе)
3. Тягу двигателя в конце активного участка полета
4. Положение ЦД в конце активного участка полета (точки, относительно которой будут действовать разворачивающий и парирующий моменты).

Момент окончания активного участка выбран мной как некий экстремум, до которого задача стабилизации посредством увт представляется более простой (скорость меньше - моменты меньше - угол отклонения сопла меньше).

Пока момент окончания активного участка полета предполагается в ПЛОТНЫХ слоях атмосферы.

> Может быть и маятник быстро падает именно потому, что положение с равномерным освещением получается не вертикальным, а чуть отклонённым.

Нет, не поэтому. Расстояние до источника света в случае маятника малО - система компенсирует погрешности изготовления датчика не углом наклона, а смещением точки балансирования относительно источника света - в пределах хода активаторов. Эта точка балансирования (вокруг которой пляшет маятник) потом вручную выводится на середину хода активаторов путем перемещения основания установки в нужную сторону.
Угол наклона стержня (радиус осцилляций точки опоры кардана) это не что иное, как перерегулирование.

Масса всей установки "перевернутый маятник" - 1,25 кг. Это тележки, основание, два активатора, батареи питания, штырь с карданом, датчик, груз, плата, тумблера и провода.

Массу "Кобры" (рабочее название проекта) думаю, можно принимать около 1,5 кг. Массы основания и телег при этом частично трансформируются в более длинный штырь и более массивный груз.