Использование твердотельных гироскопов в ракетомоделях

 
1 2 3 4 5 6 7 47
+
-
edit
 

Piroman
Ignis Caelum

опытный

Ckona, если возможно, расскажи пожалуйста поподробней.

что дела, как делал, как расчитывал, как прверял
Лучше быть оптимистом и ошибаться, чем пессимистом, который всегда прав.  6.06.0

Ckona

опытный
★☆
Да это для моделей ракет не подходит.

17 лет назад, для отработки электроники "взрослого настоящего" акселерометра,
была изготовлена такая цацка.

Основа девайса - громкоговоритель 0,25 Вт, на диффузор которого была приклеена
1) дополнительная подвижная обмотка со стороны, противоположной магнитной системе.
Выводы оформлялись, как у штатной обмотки.
2) На крепежные отверстия в корпусе крепились две неподвижные обмотки, соосные подвижной.

Диффузор с обмотками образовывал подвижную массу, перемещение которой регистрировалось
дополнительными обмотками. На подвижную подавалось ~40 кГц, подобрав число витков в одной из неподвижных обмоток (ото был геморрой!), получили "в нуле ноль" - то есть одинаковое напряжение 40 кГц в неподвижных обмотках.

Далее дифференциальное напряжение (от смещения "инерционной массы") подавалось на следящую систему,
которая пускала ток в "штатную" обмотку громкоговорителя и возвращала подвижную часть в нулевое положение.

Для изменения ускорения девайс поворачивался профессиональной делительной головкой,
установленной на развязанном фундаменте. Полоса пропускания следящей системы менялась от 10 до 1000 герц, были опробованы все варианты электроники. Интересно было, когда система возбуждалась и громко пищала. Когда "приехали" детали взрослого изделия - электроника была готова, а "пищалку" выбросили.


Компенсационная система обеспечивает гораздо более высокий динамич.диапазон,
по сравнению с устройствами прямого измерения, и "прощает" многие дефекты.
Поэтому такая грубая "цацка" имела не такие уж и плохие показатели - пороговую чувствительность на уровне шумов 0,002G.
 6.06.0
Это сообщение редактировалось 04.02.2009 в 10:48
RU Андрей Суворов #04.02.2009 16:14  @Ckona#04.02.2009 10:32
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Ckona> 17 лет назад, для отработки электроники "взрослого настоящего" акселерометра,
Ckona> была изготовлена такая цацка.
Ckona> Компенсационная система обеспечивает гораздо более высокий динамич.диапазон,
Ckona> по сравнению с устройствами прямого измерения, и "прощает" многие дефекты.
Ckona> Поэтому такая грубая "цацка" имела не такие уж и плохие показатели - пороговую чувствительность на уровне шумов 0,002G.

Ну, это ещё зависит от диапазона частот измеряемых ускорений. Нынешние акселерометры от АД обеспечивают в габаритах ногтя мизинца 110-170 микроже на корень из герц, что выливается в 1 миллиже при полосе лучше 60 Гц. Двухосный акселерометр-инклинометр ADIS16209 "чует" отклонение от вертикали в 0,1 градуса, то есть, боковое ускорение в 0,0017G. То есть, не просто чует, но позволяет более-менее измерить - дискретность ещё в четыре раза меньше.

Только зачем это нужно для ракетомоделей? Система стабилизации центра масс имеет смысл, если у нас система угловой стабилизации даёт точность не хуже 3..5 миллирадиан, то есть, 0,17-0,28 градуса в конечной точке траектории, а заменять даже пьезогироскоп двумя акселерометрами в хвосте и носу - это напарываться на двойное интегрирование, то есть, заменять линейный рост ошибки квадратичным.
 7.07.0
RU Андрей Суворов #12.02.2009 11:35
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Продолжаю изучение ADIS16251 - качаю на маятнике. Выяснилось, что "родной" апплет, написанный на Visual Basic, запросто пропускает сэмплы. Но оценить всё же можно - и, получается, что и на маятнике 1 градус в минуту вполне достижим.
 7.07.0
UA Serge77 #12.02.2009 12:03  @Андрей Суворов#12.02.2009 11:35
+
-
edit
 

Serge77

модератор

А.С.> Выяснилось, что "родной" апплет, написанный на Visual Basic, запросто пропускает сэмплы.

Это очень похоже на то, как работала моя программа, принимающая данные с высотомера. Пропускала нулевые байты и ещё несколько байт после нуля.
Исходника твоей программы нет?
RU Андрей Суворов #12.02.2009 12:59  @Serge77#12.02.2009 12:03
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

А.С.>> Выяснилось, что "родной" апплет, написанный на Visual Basic, запросто пропускает сэмплы.
Serge77> Это очень похоже на то, как работала моя программа, принимающая данные с высотомера. Пропускала нулевые байты и ещё несколько байт после нуля.

Нет, там комп о чём-то "задумывается", а программа работает с параллельным (принтерным) портом через giveio, в результате теряет данные.

Serge77> Исходника твоей программы нет?

Нет, аналог-девайсез распространяет его только в откомпилированном виде, с вшитыми внутрь библиотеками. Ну да фиг с ним, напишу простенькую "общалку" для ATmega8, но не прямо сейчас. В ближайшие выходные зван на день рожденья, так что пока придётся, как есть. Думаю повесить туда же ENC-03, и по его записям заполнять пропуски... Заодно можно впрямую сравнить шумы и стабильность.

Хочется сделать "кубик" для крепления трёх гироскопов и двух акселерометров, чтоб функционально повторить ADIS16350, но, чтобы по нормальным и боковым ускорениям стоял ADIS16209, а по продольному не знаю, что лучше поставить - ADXL210E с перекосом на 45 градусов или ADXL150 в режиме на 25 же... У ADIS163xx чувствительность акселерометра по всем трём осям одинакова, что нам неудобно...

Начал делать одноосный макет (с подвесом на трёх нитках), состоящий из рулевой машинки с воздушным рулём, компьютерным вентилятором, который будет создавать поток воздуха для руля - хочу попробовать на нём управление от гироскопа. Для оптимизации момента инерции применён свинцовый аккумулятор, от которого и будет питаться вентилятор, рулевая машинка и попутно вся остальная схема. Максимальная скорость поворота руля от этого аккумулятора - 90 градусов в секунду. Идея пришла спонтанно, когда в понедельник возвращался домой с работы :)
 7.07.0
BG metero #12.02.2009 17:53  @Андрей Суворов#03.02.2009 22:14
+
-
edit
 

metero

втянувшийся

А.С.> Правда, механический гироскоп можно использовать для непосредственной стабилизации ракетомодели (силовой гироскоп), безо всякой СУ. Но - один удар о землю - и ось погнута.
А тупой вопрос можно?
Как будет влиять прецессия на стабилизацию? Ведь она такая стерва...тронул вправо-пошла вниз...Иначе жироскоп от ТУ134 есть...около 60мм, 80000 об. Правда, питание 24в 3х400Гц :(
Еще...допустим, управление аеродинамическое, система управления работает :) Из каких соображений определить площадь и максимальньiй угол отклонения рулей?
http://airbase.ru/modelling/rockets/res/users/metero/index.html  7.07.0

Xan

координатор

metero> А тупой вопрос можно?
metero> Как будет влиять прецессия на стабилизацию?

Твёрдотельные "гироскопы" на самом деле не гироскопы (в них ничего не вращается), а датчики угловой скорости.
Прецессии нет.

В отличие от "нормальных" гироскопов, которые сразу показывают ориентацию (если подвешены, конечно), сигнал с твёрдотельных надо постоянно интегрировать и уже этот интеграл будет давать ориентацию.

Но зато механика крайне простая — её вообще нет! :)
 7.07.0
RU Андрей Суворов #12.02.2009 20:42  @metero#12.02.2009 17:53
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

А.С.>> Правда, механический гироскоп можно использовать для непосредственной стабилизации ракетомодели (силовой гироскоп), безо всякой СУ. Но - один удар о землю - и ось погнута.
metero> А тупой вопрос можно?
metero> Как будет влиять прецессия на стабилизацию?

Прецессии быть не должно :) если гироскоп силовой, т.е. большой, его момент должен быть велик, по сравнению с возмущающими, при этом прецессия невелика. А если гироскоп - чисто датчик угла, то он должен быть "отвязан" от движения корпуса - для разгрузки можно использовать электромотор. Но габариты тогда становятся вовсе не модельными.

metero> Ведь она такая стерва...тронул вправо-пошла вниз...Иначе жироскоп от ТУ134 есть...около 60мм, 80000 об. Правда, питание 24в 3х400Гц :(

Трёхстепенной гироскоп способен выдавать два сигнала по углам, на три угла нужно два гироскопа - это за пределами возможностей модели.

metero> Еще...допустим, управление аеродинамическое, система управления работает :) Из каких соображений определить площадь и максимальньiй угол отклонения рулей?

Ну, как, нужно посчитать а) момент инерции б)скоростной напор в)коэффициент подъёмной силы в) быстродействие системы, и из этого получится коэффициент первого порядка для угла поворота рулей. А вот коэффициенты при производных и т.д. можно получить в любительских условиях только экспериментально. Всякое моделирование упирается в корректность модели :)
 7.07.0
BG metero #12.02.2009 22:42  @Андрей Суворов#12.02.2009 20:42
+
-
edit
 

metero

втянувшийся

А.С.> Прецессии быть не должно :) если гироскоп силовой, т.е. большой, его момент должен быть велик, по сравнению с возмущающими, при этом прецессия невелика.
Насколько больше? На один-два порядка?
http://airbase.ru/modelling/rockets/res/users/metero/index.html  6.06.0
RU Андрей Суворов #12.02.2009 23:50  @metero#12.02.2009 22:42
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

А.С.>> Прецессии быть не должно :) если гироскоп силовой, т.е. большой, его момент должен быть велик, по сравнению с возмущающими, при этом прецессия невелика.
metero> Насколько больше? На один-два порядка?
По идее, одного порядка хватит. Дело в том, что возмущающий момент создаёт угловое ускорение, а прецессия от этого момента идёт с постоянной угловой скоростью. А это значит, что, при прочих равных, накопление ошибки будет идти медленнее.
 7.07.0
RU Андрей Суворов #12.02.2009 23:52
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Вот график угла с гироскопа ADIS16251 за две минуты. Видно, что уход нуля составляет около четырёх градусов, но, реально, половина этой величины - реальное смещение из-за несовершенства моего маятника :) Груз крепится не за верхнюю точку, а за нижнюю, и заваливается в процессе качания :(
Прикреплённые файлы:
 
 7.07.0
RU Андрей Суворов #12.02.2009 23:58
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

А вот график угловой скорости - он-то на вид совершенно симметричен, и сдвинут, естественно, по фазе на четверть периода. На фоне амплитуды 70 градусов в секунду шумов, естественно, не видно.
Прикреплённые файлы:
 
 7.07.0
RU Piroman #13.02.2009 00:26  @Андрей Суворов#12.02.2009 23:52
+
-
edit
 

Piroman
Ignis Caelum

опытный

<дубль>
Лучше быть оптимистом и ошибаться, чем пессимистом, который всегда прав.  6.06.0
Это сообщение редактировалось 13.02.2009 в 00:31
RU Piroman #13.02.2009 00:31  @Андрей Суворов#12.02.2009 23:52
+
-
edit
 

Piroman
Ignis Caelum

опытный

А.С.> Вот график угла с гироскопа ADIS16251 за две минуты. Видно, что уход нуля составляет около четырёх градусов,
честно говоря плохо видно :) тяжело искать глазами среднюю линию.

интересно было бы увидеть интеграл по скорости включая все этапы. нагляднее так сказать .

Вот система в базовой ориентации. вот качание. вот остановка в исходной ориентации.
в результате точно видна накопившаяся ошибка.

и жеательно повторить для разных скоростей.

Как в данном графике решена проблема с выпаданием значений при общении с гироскопом ?

частота опроса гироскопа 200 Гц ? (24000 точек на 120 секунд)
Лучше быть оптимистом и ошибаться, чем пессимистом, который всегда прав.  6.06.0
RU Андрей Суворов #13.02.2009 01:08  @Ignis Caelum#13.02.2009 00:31
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

А.С.>> Вот график угла с гироскопа ADIS16251 за две минуты. Видно, что уход нуля составляет около четырёх градусов,
Piroman> честно говоря плохо видно :) тяжело искать глазами среднюю линию.

Высота пиков + и - становится разной.

Piroman> интересно было бы увидеть интеграл по скорости включая все этапы. нагляднее так сказать .

Мне приходится доверять "встроенному" интегралу.

Piroman> Вот система в базовой ориентации. вот качание. вот остановка в исходной ориентации.


Piroman> в результате точно видна накопившаяся ошибка.

Увы, не выходит - когда трогаешь, легко зашкаливает за 80 град/с. И завал груза мешает сильнее. Надо переделать маятник и повторить.

Piroman> и жеательно повторить для разных скоростей.
Piroman> Как в данном графике решена проблема с выпаданием значений при общении с гироскопом ?

Строго говоря, она не решена, просто, при использовании встроенного интегратора/сумматора она не так сильно влияет.

Piroman> частота опроса гироскопа 200 Гц ? (24000 точек на 120 секунд)

Да, это максимальная для этой программы - и диапазон 80 град/с. Полоса частот самого гироскопа 49 Гц.
 7.07.0
RU Full-scale #13.02.2009 10:12  @metero#12.02.2009 17:53
+
-
edit
 

Full-scale

опытный

metero> Как будет влиять прецессия на стабилизацию?

в библиотеке мастерской есть книжка http://rocketworkshop.net/files/... Гироприборы баллистических ракет. В. В. Ягодкин, Г. И. Хлебников
 3.0.63.0.6
UA Non-conformist #13.02.2009 10:48  @Full-scale#13.02.2009 10:12
+
-
edit
 

Non-conformist

аксакал

Full-scale> в библиотеке мастерской есть книжка
По этой ссылке предлагается закачка, закачиваю, закачка проходит нормально, а самого файла у себя на винте найти не могу. Пробовал несколько раз в разные каталоги - бесполезно. В скрытых файлах тоже ничего нет. Но трафик сожрал исправно.
Skype: a_schabanow  
UA Non-conformist #13.02.2009 10:57  @Non-conformist#13.02.2009 10:48
+
-
edit
 

Non-conformist

аксакал

Full-scale>> в библиотеке мастерской есть книжка
Non-conformist> По этой ссылке предлагается закачка, закачиваю, закачка проходит нормально, а самого файла у себя на винте найти не могу. Пробовал несколько раз в разные каталоги - бесполезно. В скрытых файлах тоже ничего нет. Но трафик сожрал исправно.
Попробовал скачать через кнопку "Открыть". Скачалось; браузер естественно, выдал ошибку чтения, открыл менеджер файлов - смотрю, появился файл. Изменил расширение в .rar, распаковал, открылась книжка в Дежа-вю.

Таки это какой-то глюк, причем имхо явно не у меня. Вообще впервые такое наблюдаю, чтобы закачка проходила штатно, а файл тупо не появлялся на винте...
Skype: a_schabanow  
UA Non-conformist #13.02.2009 11:00  @Non-conformist#13.02.2009 10:57
+
-
edit
 

Non-conformist

аксакал

Спасибо за книжку! Супер, давно такую искал.

***
Разберитесь с библиотекой!
Skype: a_schabanow  
+
-
edit
 

Serge77

модератор

Я скачал, всё как обычно, без проблем.
RU Андрей Суворов #13.02.2009 11:20
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

А у меня всё скачалось нормально с первой попытки. Только теория там какая-то "мутная", видимо, очень сильно пытались упростить, "для техникумов" :)
 7.07.0
RU umbriel #13.02.2009 12:18  @Non-conformist#13.02.2009 10:57
+
-
edit
 

umbriel

опытный

У меня тоже как htm закачалось, видимо, из-за оперы.
 
+
-
edit
 

GOGI

координатор
★★★★
umbriel> У меня тоже как htm закачалось, видимо, из-за оперы.
Уж сейчас-то точно не должно было быть все нормально, т.к. ссылка была исправлена на прямую. Видимо, действительно опера не корректно такие ссылки понимает.
1  3.0.63.0.6
RU Андрей Суворов #15.02.2009 21:32
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Продолжаем разговор! :) Увеличил период опроса в 4 раза (теперь 20 мс). Переделал крепление гироскопа, теперь он крепится непосредственно к струне, при этом уход от правильного направления исключён, зато хорошо видны паразитные высокочастотные колебания струны подвеса.
График скорости:
Прикреплённые файлы:
 
 7.07.0
1 2 3 4 5 6 7 47

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru