Стабилизация Активная - часть II

web.mit.edu/6.s28/www/datasheets/NE555.pdf

схема 9 - только нужен ОУ после светодиода.

схема 11 тоже по сути ШИМ управляемый напряжением - просто у него частота меняется и ширина импульсов не изменна.

> потребуется ПИД регулирока тяги
Это нереально. Я этим заниматься не буду. Торцевик с заданной тягой чем-то сложным не считаю. Паразитные колебания тяги (даже если они проявятся) имхо будут выглядеть просто круто - гораздо прикольнее, чем плавный старт.

***
Насчет ШИ преобразователя - а сам МК не сможет этим заниматься? Если после ОУ сигнал подать сразу на входы АЦП? Сильно ли затормозит программу шим-преобразование?

>> потребуется ПИД регулирока тяги
Non-conformist> Это нереально. Я этим заниматься не буду. Торцевик с заданной тягой чем-то сложным не считаю.

я тоже не считаю если тяга в разы превосходит вес ракеты, а вот если чуть-чуть то я считаю не реальным сделать так чтоб точность тяги гарантировала ее превышение над весом ракеты, поэтому нужно регулирование тяги частичным РЕВЕРСОМ !

Кстати визуальнотоже круто - часть огня вверх фигачит.


Non-conformist> Насчет ШИ преобразователя - а сам МК не сможет этим заниматься?

Ну конечно МОЖЕТ !

но ты то что спросил:

Non-conformist> Уже бы начал ваять, да спросить не у кого. Попробую посоветоваться с Хоровицем, а заодно и с Хиллом. Было там вроде что-то в "удачных схемах" насчет преобразования напруги в ШИМ.

ты спросил аналоговую - я тебе и нашел аналоговый вариант.


Non-conformist> Если после ОУ сигнал подать сразу на входы АЦП? Сильно ли затормозит программу шим-преобразование?

Если есть аппаратный ШИМ (как в мегах) то почти совсем не затормозит - пример задача 8 курса - avr123.nm.ru/z8.htm

Если аппаратного ШИМ нет то немного побольше затормозит.

> ты спросил аналоговую - я тебе и нашел аналоговый вариант
Термостат, я спрашиваю про то, что хотя бы могу себе представить. МК для меня черный ящик, и программу для него я не напишу уже никогда, наверное. Слишком поздно имхо начинать.
Но вообще я - за меньшее количество деталей, и если уж в схеме регулятора будет присутствовать МК, то и нагрузить его надо будет по полной программе, как говорится.
Можешь ли ты написать (скомпилировать) такую прошивку? Что для этого тебе надо? Схема датчика? Параметры сигналов на выходе датчика?

ПИК-апноут, о котором я писал чуть выше - почти то, что нужно. Константы задаются обычными переменными резисторами (оперативность регулировки), приведена практическая схема ФНЧ для реостатного угломерного датчика равновесия. В нашей схеме с оптическим датчиком этот фильтр, я думаю, тоже лишним не будет. Или будет?
Недостаток этой статьи - отсутствует исходник, есть только маленький его кусочек для вычисления Д. Неужели нет готового АВР-апноута для перевернутого маятника - с полным исходником?

Non-conformist> Можешь ли ты написать (скомпилировать) такую прошивку?

Я все могу ! шутка... я просто не хочу обещать чтоб не подвести.

Non-conformist> Что для этого тебе надо? Схема датчика? Параметры сигналов на выходе датчика?

Дак я страницы 2 назад спросил cможешь ли ты купить ATmega16 - ты ни чего НЕ ОТВЕТИЛ !

Нужно же писать под конкретный МК.

Non-conformist> ПИК-апноут - отсутствует исходник, есть только маленький его кусочек для вычисления Д.

По моему ты не внимателен! На страничке апноута есть ЗИП-архив с исходником на Си и на АСМ.

Non-conformist> Неужели нет готового АВР-апноута для перевернутого маятника - с полным исходником?

Дак ПИД алгоритм не зависит от того для чего его применяют. Просто к конкретной системе нужны конкретные коэффициенты.

Я ж выше писал есть апноуты AVR44x AVR49x по элетроприводу с ПИД с исходниками.

Есть и у ПИК другие апноуты есть и у Моторолы. и у ВСЕХ производителей МК где что либо регулируется.

Ну и студенческая машина со стержнем - там же исходник есть на Мегу32.

Термостат, твое молчание по сути вопроса меня пугает. Всё какие-то печки-лавочки. Не хочешь обещать - не обещай, скажи просто - мол, работаю, не обещаю. А то я думал, что ты уже забил на это дело.

Я тоже все могу - даже Атмегу-16 купить. Я ни перед чем теперь не остановлюсь - я даже припаять ее смогу!

Да, зипа я там и не увидел. Я догадываюсь, что алгоритм пид - это чистая математика, и ему все равно, что балансировать. Но мне, как человеку неграмотному, больше всего интересны моменты именно СОПРЯЖЕНИЯ этого отвлеченного алгоритма с конкретным датчиком, а именно с оптическим датчиком равновесия.

Только когда ты будешь делать программу, запрограммируй туда именно крутёлки, которыми можно будет ОПЕРАТИВНО подбирать коэффициенты - имхо решение как раз для полевых условий, лучше не придумаешь.

А что ты думаешь по поводу ФНЧ Бесселя на входе? Нужен ли такой фильтр? Я думаю, что стОит поставить, а потом попробовать закоротить.

Дак я ж давно тебе писал в задаче /z09b что фильтр на входе АЦП нужен практически вегда, хотя бы простейший. Я в том апноуте схему не смотрел пока.

Во что пишут по поводу этого фильтра:

A low-pass filter is needed to eliminate any
high frequency noise on the angle measurement which
the derivative term of the PID controller is extremely
sensitive to. The Bessel filter is used because it has the
best response to a step function. (Once the pendulum
is balanced, a sudden displacement that causes it to
become unbalanced will look like a step function.) The
cut-off frequency was chosen to be at least twice the
expected frequency of the pendulum. The gain of the
filter was chosen to increase the resolution of the Analog-
to-Digital (A/D) converter. With the 360° potentiometer
and a 10-bit A/D converter, with no gain, one LSb
equals 0.35°. With the gain set to 6, the displacement
angle is limited to ±30° which gives a resolution of
0.059° per LSb. The fifth potentiometer controls the
input filter’s reference to produce a true 0° displacement
angle when the pendulum is vertical. Without this
potentiometer, any slight offset angle will cause the
base to slowly increase its speed and eventually take
the system into an unstable state.


***
Непонятки:

frequency of the pendulum - резонансная частота маятника? Как ее определить?

step function ?

The fifth potentiometer controls the input filter’s reference to produce a true 0° displacement angle when the pendulum is vertical. Вообще ничего из этого пассажа не понял. Эта крутёлка называется "offset".

я ж тебе пишу - Краткий Курс - Самоучитель - Программирование микроконтроллеров AVR - быстрый старт с нуля - avr123.nm.ru

там советую читать зачем перед АЦП фильтр:

"Советую прочитать АпНоут AN699 по фильтрации"

AN699 Anti-Aliasing Analog Filters for Data Acquisition Systems



В твоем отрывке сказано что нет смысла подавать от датчика положния сигнал ОС с гармониками превышающими частоту АЦП - потому что они дурят расчет Д составляющей. Идля наших целей не несут ни какой информации - по сути являются шумом.

"A low-pass filter is needed to eliminate any
high frequency noise on the angle measurement

which the derivative term of the PID controller is extremely
sensitive to."

Non-conformist> frequency of the pendulum - резонансная частота маятника? Как ее определить?

думаю это частота обычного маятника. Для маятника с массой сосредоточеной на конце из школьной физики частота будет помоему 2 * пи * корень из отношения длины маятника к ускорению свободного падения. В энциклопедии яндекс можно посмотреть.

Частота среза того фильтра выбрана в 2 раза выше.

этоя тебе дал формулу периода оказывается.

http://slovari.yandex.ru/art.xml?art=bse/00046/...

частота это обратная величина.

Читаю вторую часть задачи 9.

Какую АТмегу-16 лучше брать? С какими буквами? Цены почти одинаковые, чуть больше двух долларов; есть ОУ 8542. Сколько их надо? На каждый светодиод датчика по одному плюс по два на входные фильтры? Это шесть корпусов получается. Или входные активные фильтры будут одновременно усиливать/нормировать? Когда будем с резисторами и вообще со схемой определяться?

Насчет пик-апноута: мне непонятно назначение самой крутёлки во входном фильтре. Что она регулирует? Там вроде пишут, что она помогает колебания механики устранять? Так ведь этим вроде Д занимается?

Non-conformist> Какую АТмегу-16 лучше брать? С какими буквами?

Скачай полный даташит на нее - http://atmel.com/dyn/products/product_card.asp?part_id=2010

Наверно в корпусе 40-pin PDIP тебе удобней будет. Значит по таблице на стр.339

ATmega16-16PI или ATmega16-16PU или ATmega16-16PC

Кварц на 11.0592 мгц или 11.059 или 14.7456 или 7.3728

Non-conformist> Есть ОУ 8542. Сколько их надо?

Он сдвоеный. На светодиоды 2 таких или один счетверенный AD8544.

Скачай даташит на него. ДШ нужны на все используемые компоненты.

Non-conformist> Когда будем с резисторами и вообще со схемой определяться?

Пора уж... тогда и детали покупать. Фильтры я предпологаю простейшие RC - резистор с выхода ОУ на вход АЦП и вход АЦП зашунтировать конденсатором.

Non-conformist> Насчет пик-апноута: мне непонятно назначение самой крутёлки во входном фильтре. Что она регулирует?

Offset ? это "смещение" - т.е. установка нулевого положения маятника - т.е. в какое положение стремится постваить его система.

Вот схема усилителя для платы датчика освещения на светодиодах.

Я показал счетверенный ОУ. Можно использовать и два сдвоеных.
еще 3 канала не нарисованы но они идентичны. А фильр питания R2C3 один общий.

Вывод под 10 проводный шлейф плоский, сигналы разделил землями, хотя это не обязательно. можно использовать 4 сигнала, земля, питание - т.е. 6 проводов.

Нужно проверить полярность включения светодиода как генератора ЭДС. в БРЭО помоему обсуждали или померить на "живом".

Светодиоды нужно кратчайше соединить с входами "+" и эту дорожку обвести кольцевой дорожкой соединенной с входом "-".

======

Надеюсь скоро нарисую под мегу16 схему.

Эха, супер линки по MATLAB на РУССКОМ !








Моделирование АСУ и всего прочего.

ОК. Рисуй схему, буду формировать заказ и закупать детали.

***
Насчет крутёлки "Офсет": ты действительно думаешь, что с ее помощью выставляется положение точки балансирования на окружности - т.е. ею крутишь маятник, как стрелку на часах? Параметром входного фильтра? Или это не регулировка параметра ФНЧ?

В схеме выше нужно параллельно светодиоду поставить резистор хотя бы 10 МОм. Иначе быстродействие будет недостаточным. В режиме фотогенерации быстродействие и так никакое, а без сопротивления утечки полоса будет порядка 0,1 Гц

Вот такая, видимо, будет конечная картина - то, ради чего все эти разговоры и эксперименты.

По мере возрастания скорости будет возрастать воздействие на корпус набегающего потока, который будет все более уравновешивать опрокидывающий момент силы тяжести, приложенной к ЦТ.
Таким образом, вектор тяги будет постепенно спрямляться, стремясь к совпадению с направлением полета.
Степень "провисания" траектории будет зависеть от тяговооруженности и угла места.

Я думаю, что конечная картина должна быть другая. В том смысле, что ориентироваться нужно не на Солнце, потому что искать ракету в этом случае будет очень далеко. А если полёт будет невысокий (а значит скорость низкая), то стабильного полёта может вообще не получиться, ракета завалится.

Моё предложение - ориентироваться на линию горизонта, причём использовать точно тот же оптический датчик из четырёх светодиодов (синих, естественно), только направленных горизонтально в разные стороны. По моим измерениям, горизонт чувствуется очень чётко. Таким образом, всё управление можно отработать так, как сейчас предполагается, а реальную ракету, если таковая будет, ориентировать по горизонту. Вот тогда и получится медленный вертикальный старт.

> А если полёт будет невысокий (а значит скорость низкая), то стабильного полёта может вообще не получиться, ракета завалится
У маятника вообще нулевая скорость, однако. Если все будет нормально сделано и настроено - с чего бы ей валиться? Не будем заниматься измышлизмом, все равно нифига не знаем толком. Пробовать надо. А если и заниматься измышлизмом - то хотя бы оптимистического направления. Берите пример с меня.

Насчет линии горизонта - пробовать надо, датчик делать, испытывать, делать выводы. Если сделать два унифицированных датчика - один с крестовиной, с ориентацией на лампочку, а другой - на горизонт, то оба можно будет обкатать на Кобре за один сеанс. Нельзя. Для горизонтного датчика нужен горизонт, а значит нужно ехать в чисто поле. Машины нет. Штанга нужно метровая хотя бы. Втыкается вертикально в грунт, на штангу сверху насаживается Кобра с горизонтным датчиком, включается, подается давление... Надо продумать.

А вообще Термостат говорил про акселерометры - вот на них бы и надо пробовать, на следующем этапе после лампочки и горизонта.

Non-conformist> У маятника вообще нулевая скорость, однако.

Вот и представь, что нужно стабилизировать маятник не в вертикальном положении на лампочку, а в наклонном на Солнце. Это и будет аналог задачи "взлететь под наклоном медленно".

Non-conformist> Если сделать два унифицированных датчика - один с крестовиной, с ориентацией на лампочку, а другой - на горизонт, то оба можно будет обкатать на Кобре за один сеанс.

Не нужно обкатывать два датчика. Они же абсолютно одинаковые. Разница будет только в нужном усилении сигнала со светодиодов и в крутизне зависимости наклон-сигнал. Хотя крутизну можно сделать одинаковую с помощью усилителя, но это наверно и не надо, всё равно ПИД нужно будет настраивать.

На Кобре нужно отработать собственно схему, программу МК и процесс настройки ПИД. Даже если потом лететь на солнце, то для ракеты всё равно нужно будет перестраивать ПИД. И если лететь по горизонту, то тоже нужно будет делать то же самое, ни больше, ни меньше. Т.е. от Кобры до полёта по любому варианту - одинаковый путь. Поэтому Кобра в том виде, как ты нарисовал, и есть ключ к "Стабилизации Активной".

взлететь под наклоном медлено без большого сноса можно с системой газовых рулей в голове ракеты - типа как я предлагал в самом начале этой темы.

А.С.> В схеме выше нужно параллельно светодиоду поставить резистор хотя бы 10 МОм. Иначе быстродействие будет недостаточным. В режиме фотогенерации быстродействие и так никакое, а без сопротивления утечки полоса будет порядка 0,1 Гц

т.е. ФНЧ автоматом получится ? тогда нужно резистор экспериментально подбирать - а это не удобно.

Нужно попробовать с 1 и 3 МОМ - какие эдс будут.

Non-conformist> акселерометры - вот на них бы и надо пробовать, на следующем этапе после лампочки и горизонта.

а заказать их лучше щас - пока дойдут ...

Если ты не проверишь быстродействие светодиода (можно подключить его к звуковому входу или осцилу и сделать картонный зубчатый диск на дрель или моторчик чтоб прерывать свет и посмотреть с какой частотой он будет выдавать сигнал) то можно использовать фотодиоды.

Тогда схема усилителя будет такой как на рисунке ниже.

Он одновременно и ФНЧ с частотой пропускания примерно до: (2 * пи) / (R * C)

А вот R зависит от фототока - т.е. от того какие фотодиоды будут использованы и чем освещаться будут.