Стабилизация Активная - часть II

Ckona> Эх, железо-железо...
Может и тут задачу распараллелить? Могу поточить чё-нибудь не сильно точное.

Ckona>> Эх, железо-железо...
Non-conformist> Может и тут задачу распараллелить? Могу поточить чё-нибудь не сильно точное.

Спасибо !
Детали электромагнита и клапана требуют точного сопряжения, якорь с конусом, наружный диаметр шлифуется... у нас токарь отказался, правда, у него большой станок - грубоват.
А заготовки токарь нарезал.

Сейчас все уперлось с другого конца.
Если с момента старта (когда "оно" запомнило начальную ориентацию) до коррекции первая ступень повернется на заметный угол (градусов 30), то оси х и у частично перепутаются (90 градусов - полностью перепутаются) и простейшая математика окажется неработоспособной, неправильной.
Надо просто знать - поворачивается или нет. Нацепив на ракету видеокамеру, или раскрасив ее и снимая с малого расстояния.

---

До сих пор состоялось три пуска носителя.
Первый - с малым давлением, показал работоспособность разделения.
Второй - с нормальным давлением, выявил задержку в разделении ступеней.
После доработки третий пуск показал снятие задержки, но ракету заклинило на пусковой и запуск состоялся "с ноги".

Внесены изменения:
вместо тонкостенного бачка появился 50-литровый баллон для сжатого воздуха, хватит на два запуска,
новый "топливный бак" имеет вставку, которая исключает перекос,
появился настоящий мощный "долгоиграющий" компрессор на 8 атмосфер,
отыскался б/у компрессор К150 без мотора, зимой его надо будет "оживлять".

Теперь надо довести надежность выброса парашюта первой ступени до уровня КК "Союз" - на этом парашюте Ардоскоп будет спускаться на землю.
И все проверить в полете. Заодно измерив вращение. Это будет скоро.

В плюсе: способ крепления пневмобаллонов с соплами.
В минусе: худосочный корпус Ардоскопа (надо менять) и полное отсутствие его крепления на первой ступени.

Ckona> В минусе: худосочный корпус Ардоскопа (надо менять) и полное отсутствие его крепления на первой ступени.
В конструировании сейчас это самое узкое место.
С одной стороны, не хочется изготавливать второй Ардоскоп с платой, вписанной в конструктив первой ступени (сначала выбрав, где оно будет устанавливаться).
С другой стороны, имеется очень зыбкое предложение по месту и способу крепления имеющегося Ардоскопа.

Вот тут надо копать.
Кубик вписать в бутылколет так, чтобы вибрации не забивали полезный сигнал. Корпус должен защищать от брызг. Задача "второго порядка" - кабельная укладка, разъемы, передача внешних команд. Аккумулятор для тока в электромагниты - симметрично с другой стороны.

Вообще, какие-то правила установки БИНС существуют ?

Ckona> Надо просто знать - поворачивается или нет. Нацепив на ракету видеокамеру, или раскрасив ее и снимая с малого расстояния.
Ну так есть же в гироскопе ось Z... Почему нельзя узнать о том, вращается ли ракета по крену, измеряя и интегрируя угловую скорость ракеты вокруг оси Z гироскопа? Зачем здесь камера?

Не совсем понял замечание про габариты Ардоскопа - что-то по высоте не влезает, разъёмы не в ту сторону смотрят? Если компоновка уж совсем никак не получается, то чем переделывать плату имхо проще переделать корпус, в определённой степени закрыв глаза на эстетику внешник обводов... Или вообще взять другой корпус, более просторный.

Компрессор на 8 кгс у меня тоже появился: столитровый ресивер, два горшочка, ременной привод. Масло подтекает, но за три тысячи на это нечего смотреть имхо. Крышу покрасил вполне уверенно, быстро и качественно.

Кстати, по ресиверу вопрос - как оттуда конденсат убирать, чтобы он изнутри не ржавел? Или китайцы их и изнутри красят?

Ckona> В минусе: худосочный корпус Ардоскопа (надо менять) и полное отсутствие его крепления на первой ступени.
Может монтажной пеной зафиксировать?

Non-conformist> по ресиверу вопрос - как оттуда конденсат убирать, чтобы он изнутри не ржавел? Или китайцы их и изнутри красят?
Внизу должен быть сливной патрубок. У всех компрессоров с ресиверами.

Non-conformist> Не совсем понял замечание про габариты Ардоскопа
Замечания по габаритам нет. Отсутствует концепция по способу крепления.
Замечания есть по корпусу, изготовленному из листа от пластиковой бутылки.
Корпус легкий, защищает от механич. повреждений, но непонятно как крепить на ракете.
То есть, для настольных макетов такой корпус годится, для летных испытаний - нет.

Измерять параметры полета с помощью Ардоскопа - я даже не думал об этом !
Потому что если полет нештатный - электроника одна-единственная, жалко.
Можно ставить при полной уверенности в надежности парашютирования.

Есть другая идея. Запустить Ардоскоп в надежной ракете типа "Альбатрос".
И высоту, и вращение, и ускорение - что угодно померяем!

Ckona> Если с момента старта (когда "оно" запомнило начальную ориентацию) до коррекции первая ступень повернется на заметный угол (градусов 30), то оси х и у частично перепутаются (90 градусов - полностью перепутаются) и простейшая математика окажется неработоспособной, неправильной.
Я всё-таки не могу себе представить, почему в описанной ситуации "простейшая математика" окажется неработоспособной. Почему оси должны перепутаться между собой? Ведь вместе с поворотом корпуса ракеты вокруг оси Z поворачиваются И гироскоп со своими локальными осями (в системе координат ракеты) И оси сопел клапанов. Поворачивается всё это хозяйство синхронно, поскольку находится на общей жёсткой раме...

Я понимаю если бы площадка исполнительных механизмов (клапанов) паразитно и неконтролируемо проворачивалась относительно платы управления с гироскопом - тогда вопросов нет, всё очевидно. А вот если всё вместе крутится - и клапана, и гироскоп, оставаясь неподвижными друг относительно друга? Неужто всё так уж и перепутается? Пока не верю. Убеди?

Ckona>> Если с момента старта (когда "оно" запомнило начальную ориентацию) до коррекции первая ступень повернется на заметный угол (градусов 30), то оси х и у частично перепутаются (90 градусов - полностью перепутаются) и простейшая математика окажется неработоспособной, неправильной.

Я тоже не вижу, почему будет неправильной.

Non-conformist> не могу себе представить, ... Пока не верю. Убеди?
Я тоже не сразу "оправился".

Ракета на старте. По циклограмме идет определение угла наклона направляющей (речь идет о старте с наклонной направляющей, с последующим доворотом на вертикаль).
Определили: ракета повернута вдоль оси У на угол 4 градуса, вдоль оси Х на угол 18 градусов.
Если пространственное воображение недостаточное (как у меня по утрам), надо сделать макет XYZ из трех проволочек или держать в руках коробочку.

Через 1 секунду после старта надо пшикать. Система знает, что коррекция поизводится только "игрековой" пшикалкой, чтобы повернуться вдоль оси Х. "Иксовой" пшикалкой не надо пшикать - угол отклонения меньше 5 градусов.

Теперь поворачиваем проволочки или коробочку вдоль оси Z на угол 50 градусов. При новой ориентации для "доворота на вертикаль" надо повернуть ракету по оси У на угол 14 градусов, вдоль оси Х на угол 12 градусов.

Получается, что после измерения поворота вдоль оси Z (это Ардоскоп умеет), надо ВЫЧИСЛИТЬ - как изменились углы по X и по Y.
Как это делать - я еще до конца не понял. Математики приспособили для решения этой задачи т.н. "кватернионы" (эквивалент комплексных чисел в четырехмерном пространстве), но есть надежда обойтись простыми углами Эйлера.

Все сказанное не имеет значения, если полет производится на Солнце или по искусственной вертикали. В данном случае вертикаль измеряется перед стартом и "хранится" в оперативной памяти. С момента старта акселерометр меряет уже не вертикаль, а стартовое ускорение.

Я понял. Я забыл, что полёт не вертикальный предполагается. Ну, тогда вообще-то (по-хорошему) нужен третий канал - стабилизация по оси Z, по крену.

Я сейчас потихоньку переделываю схему своей платы - добавляю канал Z. Причём не столько по какой-то насущной необходимости (я планирую полёт по прямой, "исусственной" вертикали, как ты говоришь), а прежде всего в силу полной "настольности" отладочных операций: нужны только нитка и g (9,81).

В корпусе ракеты жёстко крепится небольшой щёточный моторчик с маховиком (или даже без него - массы ротора мотора может оказаться достаточно), ось которого расположена параллельно Z или совпадает с ней. По прикидкам Xan для стабилизации по крену ракеты стартовой массой около 2 кг может оказаться достаточным вращать какие-то десятки граммов... Вращаем управляемо, реверсивно: появился крен ПО часовой стрелке - крутим мотор ПО часовой стрелке - выравниваем крен возникшим реактивным моментом. И наоборот.

Ckona> (речь идет о старте с наклонной направляющей, с последующим доворотом на вертикаль).

А, тогда да.
Зачем такие сложности? Вроде бы сначала была идея вертикальной стабилизации? Это проще по вычислениям и по всему, может с этого и начинать?

Serge77> Зачем такие сложности? Вроде бы сначала была идея вертикальной стабилизации? Это проще по вычислениям и по всему, может с этого и начинать?
1) От момента старта в ракете должна быть эта самая "вертикаль". Простейший случай - угла поворота по осям Х и У нулевые, стабилизация идет "на поддержание нулей". В этом случае поворот по оси Z не имеет никакого значения.
2) Ну пустил я ракету, ну полетела она вертикально - была стабилизация или нет ?
3) На борту компьютер. Его надо заставить до старта запомнить ориентацию вертикали относительно продольной оси ракеты, а после старта пускай пшикает и совмещает ось ракеты с вертикалью. За 4 секунды уход "гировертикали" не будет сколько-нибудь заметным.
Последнее. По степени готовности аппаратная часть системы стабилизации сейчас опережает остальные направления проекта. Стратегически: после доведения надежности системы спасения первой ступени (пока парашют раскрывался только в двух из четырех запусков) следует обзавестись ноутбуком, приставить к нему программиста и уже летать с Ардоскопом. Отсутствие ноутбука, как оказалось, объективно снижает скорость работ с Ардоскопом.

Ckona> Получается, что после измерения поворота вдоль оси Z (это Ардоскоп умеет), надо ВЫЧИСЛИТЬ - как изменились углы по X и по Y.

Помню такую трудность. Чтобы найти решения для этой задачи в своём 3D симуляторе Ракетный софт [SashaPro#10.11.11 01:00] пришлось почти всю высшую математику из института вспомнить, особенно по части векторов.

Ckona> Как это делать - я еще до конца не понял. Математики приспособили..., но есть надежда обойтись простыми углами Эйлера.

Углы Эйлера - это правильное направление. На них вся трёхмерная графика сейчас построена, как программно, так и аппаратно.

Да уж, уже целый год прошёл, как я написал этот движок. Открыл исходники и понял, что смотрю на "чужой код". Только редкие пометки в памяти остались, что чего и где и почему, оставленные в наиболее трудных местах. Сейчас хочу перевести этот алгоритм на 64-битную платформу...

Ckona> 2) Ну пустил я ракету, ну полетела она вертикально - была стабилизация или нет ?
Так ведь
Ckona> 3) На борту компьютер. Его надо заставить ...
... кроме всего прочего, фиксировать - была ли стабилизация, какая именно и как долго.

***
Мне сейчас кажется, что строить свою "Кобру" надо начинать именно с канала Z, как с самой "низкой ступеньки". В случае успеха, с "этого конца" имхо удастся выхватить весомый, логически завершённый кусок проекта, с интересным видеороликом. Вся оснастка для полной отладки алгоритма - нитка, моторчик, батарея питания и плата. Ну, может ещё груз, имитирующий стартовую массу ракеты. Привлекательно выглядит, реалистично...

Ckona> 2) Ну пустил я ракету, ну полетела она вертикально - была стабилизация или нет ?

Ну во-первых, до сих пор двухступенчатые вроде сами ровно не летали? И я думаю это объективно, т.е. непреодолимо без активной стабилизации, потому что такая ракета очень нестабильна.

А во-вторых, компьютер должен записывать в память параметры полёта - входящие сигналы датчиков и выходящие сигналы управления. По записи и будет однозначно видно, управлял компьютер или просто случилось чудо и ракета сама ровно летела))
Такая запись нужна не только для регистрации "факта управления", но и для разбора полётов и улучшения алгоритма управления. Т.е. она обязательна.

Добавляя наклонный старт, ты слишком всё усложняешь. Стабилизация сложнее, стартовый узел сложнее. И высота полёта меньше.

Serge77> Добавляя наклонный старт, ты слишком всё усложняешь. Стабилизация сложнее, стартовый узел сложнее. И высота полёта меньше.

Я так понял, что он пытается решить задачу стабилизации? Ну не добавим мы наклонный старт изначально, так уже в следующий момент времени полёт ракеты будет с отклонением и нужна будет коррекция курса.

Non-conformist> В корпусе ракеты жёстко крепится небольшой щёточный моторчик с маховиком (или даже без него - массы ротора мотора может оказаться достаточно), ось которого расположена параллельно Z или совпадает с ней. По прикидкам Xan для стабилизации по крену ракеты стартовой массой около 2 кг может оказаться достаточным вращать какие-то десятки граммов... Вращаем управляемо, реверсивно: появился крен ПО часовой стрелке - крутим мотор ПО часовой стрелке - выравниваем крен возникшим реактивным моментом. И наоборот.
Непонятно только, нужен ли в такой схеме датчик положения ротора мотора (маховика), или для работы программы будет достаточно показаний гироскопа... Что ты думаешь по этому поводу? Мне кажется, что поскольку реактивный момент корпуса мотора "рулит" креном корпуса ракеты непосредственно, без промежуточных звеньев (как в случае кардана с УВТ), то вроде бы показаний гироскопа вполне должно хватить для адекватного управления питанием моторчика посредством ШИМ...

Non-conformist> Что ты думаешь по этому поводу?
А ! Теперь понятно, кто значит "канал Z".

Вращательная инерция (момент импульса) ракеты и маховика в сумме должны быть равны нулю.
Сигнал от датчикf угловой скорости по крену превращается в ток моторчика, ротор работает как интегратор, суммарный момент импульса должен быть нулевым (ракета не крутится).

Чтобы "обнулить" вращение по крену, надо раскручивать или тормозить ротор. Никакой информации о его мгновенной скорости вражения ротора не требуется - мерять только угловую скорость ракеты по крену (по оси Z).

Берешь моторчик, крепишь соосно на блин для грампластинок. Раскручиваем моторчик, делаем возмущения на блин, корректируем ток и тем самым тормозим блин.

Пусть моменты инерции блина и ракеты отличаются в 1000 раз. Тогда, чтобы воспрепятствовать крену со скоростью 30 градусов в секунду, надо изменить скорость вращения моторчика на 83 оборота в секунду, то есть на 5000 об/мин.
Основной источник крена - спираль из сопла и перекос перьев стабилизатора. На сколько секунд хватит моторчика, чтобы удерживать крен ?

Ckona> Основной источник крена - спираль из сопла и перекос перьев стабилизатора. На сколько секунд хватит моторчика, чтобы удерживать крен ?
Мне кажется, что основной источник крена - всё же стабилизаторы. Активный участок траектории занимает десять секунд. Я думаю, что моторчика хватит надолго - батарея, его питающая, кончится намного быстрее.

Смотрю ДШ на Мегу32 - там вроде как только два аппаратных канала ШИМ... Похоже, от этой затеи придётся отказаться, или же сделать дополнительную платку, на отдельном МК, которая при необходимости втыкалась бы в основную плату.

Ckona> Берешь моторчик, крепишь соосно на блин для грампластинок. Раскручиваем моторчик, делаем возмущения на блин, корректируем ток и тем самым тормозим блин.
А без предварительной раскрутки моторчика разве не получится та же картина?

Non-conformist> Смотрю ДШ на Мегу32 - там вроде как только два аппаратных канала ШИМ...
А чем хуже программный ШИМ ?

Non-conformist> А без предварительной раскрутки моторчика разве не получится та же картина?
Какой-то внутренний сверчок внутри меня подсказывает, что невыгодно менять направление вращения.
Хотя это удваивает диапазон регулировки.
Надо хорошо разбираться в электродвигателях, чтобы агрументировать обоснованно.

Ну, хоть один аргумент придумал - трение в подшипниках.
Оно увлекает ракету в ту же сторону, куда крутится ротор.
Значит, выгодно работать в окрестности нулевой скорости вращения ротора и менять направление!

Ckona> А чем хуже программный ШИМ ?
Хуже тем, что когда начертишь схему с навешенным на "левую" ногу МК драйвером моторчика постоянного тока, придёт спец, и скажет, что так не пойдёт по целому ряду причин (одна из первых - "я бы так не делал"). И хорошо, если раньше придёт, а не позже. ))

Ckona> Надо хорошо разбираться в электродвигателях.
Обращайся.

Ckona> Ну, хоть один аргумент придумал - трение в подшипниках.
Ckona> Оно увлекает ракету в ту же сторону, куда крутится ротор.
-

Ckona> .
А вот если поместить маленькую крыльчатку (типа стабилизаторы в носу ракеты) и их вращать чтобы они набегающий поток раскручивали тогда да.

Non-conformist> Я думаю, что моторчика хватит надолго - батарея, его питающая, кончится намного быстрее.
Если использовать двигатель с полым ротором типа ДПР или фирмы «maxon» как на фото, то очень долго будет работать.

Ckona> Какой-то внутренний сверчок внутри меня подсказывает, что невыгодно менять направление вращения.

Полей сверчка дихлофосом!

При одностороннем вращении тебе всё равно надо будет иметь возможность тормозить вращение (чтоб получить момент другого знака). Для этого двигатель должен быть включен в полный мост.
А с полным мостом легко крутить в обе стороны.