Электронное оборудование ракет - БРЭО,часть XIV

Massaraksh> Можно поставить 2 магнитометра, перпендикулярно друг другу.

И что мне дадут эти 6 осей?

Massaraksh>> Можно поставить 2 магнитометра, перпендикулярно друг другу.
Mihail66> И что мне дадут эти 6 осей?
Из них уже, наверное, можно вычислить положение ракеты по крену, тангажу и рысканию.

Massaraksh> Из них уже, наверное, можно вычислить положение ракеты по крену, тангажу и рысканию.

Ну если на трех осях это сделать невозможно, то их хоть сто осей примени, а будет то же самое.

Mihail66> Ну если на трех осях это сделать невозможно, то их хоть сто осей примени, а будет то же самое.
Да, подумал, ты прав.

Mihail66> Нет, стабилизировать не собираюсь. Просто защищаюсь от аварийного включения второй ступени, чтобы не улетела в соседний курятник.

Тогда надо и гиры и аксели и считать траекторию.
Хитростей нет, в отличие от управления.
Точности дешёвой бытовухи вполне должно хватить.

Xan> Тогда надо и гиры и аксели и считать траекторию.
Да по другому никак. Но у меня пока мозгов до этого не хватает. Пытаюсь разобраться.

Xan>> Тогда надо и гиры и аксели и считать траекторию.
Mihail66> Да по другому никак. Но у меня пока мозгов до этого не хватает. Пытаюсь разобраться.

Юра Афанасенков пропагандирует бикватернионы В обычных-то кватернионах хорошо бы разобраться
Хотя у меня уже интегрирование работает. И разложение на два вращения работает (отдельно рыскание и тангаж, отдельно крен - там полоса пропускания другая, и коэффициенты другие).
Бикватернионы позволяют унифицированно интегрировать и угловые скорости, и линейные ускорения.

Б.г.> Бикватернионы позволяют унифицированно интегрировать и угловые скорости, и линейные ускорения.

Вся хрень в том, что контроллер у меня слабенький, и боюсь что он не справится. Сейчас у моей Ардуинки при обслуживании барометра и одной оси акселерометра частота выборки всего 36Гц. При этом прога занимает уже 70% памяти. А что будет при работе с кватернионами!?

Б.г.> Хотя у меня уже интегрирование работает. И разложение на два вращения работает

Привет Б.г,

изучение кватернионов будет трудоемким и трудным для многих из нас. Ты их освоил и уже создал и протестировал модель объединения данных.

Был ли бы заинтересован поделиться твой опыт в этом и написать здесь (или сделать статью) математическую модель в упрощенном виде, чтобы мы могли его использовать?

Конечно, будет совершенно понятно если ты не заинтересован етого по какой-либо причине и мы это поймем.

С уважением,
Pinko

Б.г.>> Хотя у меня уже интегрирование работает. И разложение на два вращения работает
pinko> Привет Б.г,
pinko> изучение кватернионов будет трудоемким и трудным для многих из нас. Ты их освоил и уже создал и протестировал модель объединения данных.
Упростить кватернионы сильнее, чем изложено в планирующейся книжке Юры (а до этого тот же самый материал излагался в его ЖЖ, ник nabbla1), не выйдет.
pinko> Был ли бы заинтересован поделиться твой опыт в этом и написать здесь (или сделать статью) математическую модель в упрощенном виде, чтобы мы могли его использовать?

То, что сделал я, очень специфично, т.к. завязано на микроконтроллер, хотя и 32-разрядный, но без сопроцессора с плавающей точкой, поэтому, с точки зрения программирования "вообще", многое сделано странно, потому что специфично.

pinko> Конечно, будет совершенно понятно если ты не заинтересован етого по какой-либо причине и мы это поймем.

Я заинтересован в выходе статьи в рецензируемом журнале, что несколько конфликтует с тем, чтобы выкладывать это прямо в форум. Но, похоже, что перспектив никаких нет. Я постучусь ещё в пару редакций, может, будет какой-то отклик, если нет, выложу куда-нибудь. не на форум, тут для этого неподходящая среда.

интегрирование угловых скоростей в кватернионах - это не просто, а очень просто но, из кватернионов пересчитать в управляющие воздействия по каналам, это уже не так очевидно.
Сама формула интегрирования очень проста:

Лямбды - это текущий кватернион, мю - это компоненты угловой скорости по трём осям.
Начальное значение кватерниона - лямбда ноль равно 1, а лямбда один, два и три - нулю.
мю один можно взять по оси X, мю 2 по оси Y, мю три по оси Z. А можно циклически сдвинуть, только чтобы тройка векторов оставалась правой (т.е. нельзя оставить мю 1 по Х, а мю 2 и мю 3 поменять).
Единственно, нужно перейти от градусов в секунду, к радианам в секунду.

pinko> С уважением,
pinko> Pinko

Mihail66> Вся хрень в том, что контроллер у меня слабенький, и боюсь что он не справится. Сейчас у моей Ардуинки при обслуживании барометра и одной оси акселерометра частота выборки всего 36Гц. При этом прога занимает уже 70% памяти. А что будет при работе с кватернионами!?

Я уже в древности тут писал про свои вычисления:

Я использую 16-разрядный МК PIC24F16KA304 за три доллара (это уже весьма древний МК).
У которого есть аппаратное умножение 16*16 — целочисленное, не float.
И бесплатный Си-компилятор от МайкроЧип, у которого есть библиотека float.

Результаты проверки быстродействия моей проги на железе при генераторе 12.8 МГц:

Все переменные float — 238 вычислений в секунду.
Скорость и координаты double, остальные float — 194 — в 1.23 раза медленнее.

Total program memory used (bytes): 0x1761 (5985) 18%
Total data memory used (bytes): 0x12a (298) 14%

Частоту можно поднять до 32 МГц, скорость станет 485 вычислений в секунду — это с большим избытком, нужно около сотни.
Так что и памяти и быстродействия выше крыши.
За $3.25.

Надо только не применять ардуинову оболочку.

Xan> Надо только не применять ардуинову оболочку.

Да вот и хрен то.
Но языками программирования я не владею. Ковыряюсь потихоньку в FLProg, где есть уже готовые библиотеки для китайских модулей.

Mihail66> Ковыряюсь потихоньку в FLProg

Цытатка:
С помощью этой программы можно запрограммировать контроллер не зная текстовых языков программирования, а выглядит это как рисование электронной или электрической схемы.

(Электронных схем не бывает, бывают Принципиальные Электрические.)

Ну так работа программиста — это как раз рисование схем.
Либо блок-схем, либо диаграмм состояния.

А работа кодировщика — перевод схем в код на конкретном языке.

Самое сложное во всех языках — обработка текста. В каждом языке по-своему.
(А для ракетчика тексты не сильно нужны.)
А арифметические вычисления и пересылка байтов — везде практически одинакова.

Но при любой оболочке приходится опускаться до самых мелких техподробностей в своей конкретной области.

FLProg помогает только тем, что позволяет в первый момент не изучать детально техдоки на микроконтроллер. Сразу тяп-ляпать.
Но FLProg — только ступенька, надо прыгать дальше.

Чёт-та меня понесло!!!

Б.г.>>> Хотя у меня уже интегрирование работает.
Так вот, самое сложное в кватернионном представлении - это понять и принять, что любая комбинация поворотов может быть сведена к одному повороту, если только правильно указать величину этого поворота, и ось, вокруг которой крутить.

Первая компонента кватерниона, лямбда ноль, действительная, или скаляр, показывает именно величину поворота.
А три мнимые образуют вектор с началом в нуле координат, и с концом в точке с координатами, соответствующими лямбда один, лямбда два и лямбда три (ну, примем, что х=лямбда1, у=лямбда2, z=лямбда3), который показывает направление оси этого поворота.
На каждом шаге интегрирования из текущих лямбд считаются новые.
Но это только повороты, для счисления положения нужно ещё и интегрировать ускорения. Для этого просто кватернионов не хватает, придуманы бикватернионы, где каждый из членов - комплексное число, но устройство мнимой единицы отличается и от привычных комплексных чисел, и от обычных кватернионов.

Xan> Но FLProg — только ступенька, надо прыгать дальше.
Xan> Чёт-та меня понесло!!!

Да нормально тебя понесло. Я вот пока что эту ступеньку осваиваю, но не всю ж дорогу только этим заниматься, и полетать охота.
Так что пока на одноосном акселе с барометром попробую что-то двухступенчатое сообразить.

Б.г.> не на форум, тут для этого неподходящая среда.

Ты сам (во многом) создал такую среду

Б.г.> Так вот, самое сложное в кватернионном представлении - это понять и принять, что любая комбинация поворотов может быть сведена к одному повороту

Это то как раз самое простое и самое понятное.
Но то, что там дальше нужно делать здесь вообще считают нафиг не нужным, поэтому будет очень интересно посмотреть как "специфичная" авторская версия: физики, термеха (кинематики, динамики, механики), сопромата, математики и геометрии - будет работать в этом "специфичном" алгоритме хотя бы в теории...

П.С.

А что там с технологией серы?
(Самодельный ракетный двигатель для начинающего [SashaMaks#05.06.19 20:32])
Всё ещё не получается?

Б.г.>> не на форум, тут для этого неподходящая среда.
SashaMaks> Ты сам (во многом) создал такую среду

Саша, у меня нет мании величия. Я на этом форуме - лишь один из участников, и моё влияние на этот форум не больше, чем у любого из участников.

Б.г.>> Так вот, самое сложное в кватернионном представлении - это понять и принять, что любая комбинация поворотов может быть сведена к одному повороту
SashaMaks> Это то как раз самое простое и самое понятное.

Проще только понять, что маятник в летящей ракете вертикаль не чувствует, ага.

SashaMaks> Но то, что там дальше нужно делать здесь вообще считают нафиг не нужным, поэтому будет очень интересно посмотреть как "специфичная" авторская версия: физики, термеха (кинематики, динамики, механики), сопромата, математики и геометрии - будет работать в этом "специфичном" алгоритме хотя бы в теории...

Что там дальше нужно делать, зависит от того, куда мы летим, и с какой целью. Просто поддерживать вертикаль кватернионы не нужны.

SashaMaks> А что там с технологией серы?
SashaMaks> (Самодельный ракетный двигатель для начинающего [SashaMaks#05.06.19 20:32])
SashaMaks> Всё ещё не получается?

На серу я давно и навсегда забил, так же, как и на селитру.

Б.г.> Саша, у меня нет мании величия. Я на этом форуме - лишь один из участников, и моё влияние на этот форум не больше, чем у любого из участников.

Так суть в том, что вы (множественное число) сами себе навредили получается.
А так и есть!
Всегда проще кидать какашки в чужой огород, а в свой не хочется такое получать.

Б.г.> Проще только понять, что маятник в летящей ракете вертикаль не чувствует, ага.

Это тут ещё при чём???
В любом случае, это гораздо проще, чем тебе кажется, но, видимо, ты слишком увлёкся своей реальностью...

Б.г.> Что там дальше нужно делать, зависит от того, куда мы летим, и с какой целью. Просто поддерживать вертикаль кватернионы не нужны.

Что за бред у тебя с логикой следования?
Xan>>> Тогда надо и гиры и аксели и считать траекторию.
Mihail66>> Да по другому никак.
Б.г.> Юра Афанасенков пропагандирует бикватернионы
(Электронное оборудование ракет - БРЭО,часть XIV [Бывший генералиссимус#16.06.19 14:50])

Б.г.> На серу я давно и навсегда забил, так же, как и на селитру.

Так, а там речь шла не о том, что ты на серу или селитру забил, а о неимоверной сложности замеса серы в карамель.

Б.г.>> Саша, у меня нет мании величия. Я на этом форуме - лишь один из участников, и моё влияние на этот форум не больше, чем у любого из участников.
SashaMaks> Так суть в том, что вы (множественное число) сами себе навредили получается.
SashaMaks> А так и есть!
SashaMaks> Всегда проще кидать какашки в чужой огород, а в свой не хочется такое получать.
Б.г.>> Проще только понять, что маятник в летящей ракете вертикаль не чувствует, ага.
SashaMaks> Это тут ещё при чём???
SashaMaks> В любом случае, это гораздо проще, чем тебе кажется, но, видимо, ты слишком увлёкся своей реальностью...
Б.г.>> Что там дальше нужно делать, зависит от того, куда мы летим, и с какой целью. Просто поддерживать вертикаль кватернионы не нужны.
SashaMaks> Что за бред у тебя с логикой следования?

Нормально у меня с логикой следования.

Xan>>>> Тогда надо и гиры и аксели и считать траекторию.
Mihail66>>> Да по другому никак.
Б.г.>> Юра Афанасенков пропагандирует бикватернионы
SashaMaks> (Электронное оборудование ракет - БРЭО,часть XIV [Бывший генералиссимус#16.06.19 14:50])

И что? Ещё раз - кватернионы нужны и полезны, когда ракете нужно совершить криволинейное движение по известному маршруту (траектории), но, при плоском движении, а особенно, при чисто прямолинейном, кватернионы избыточны. Для восстановления траектории постфактум достаточно записать сырые данные угловых скоростей и линейных ускорений. Для предотвращения "улёта" ракет в этом топике "не туда" кватернионы никак не помогут. Всё, что можно сделать, это попытаться выбросить парашют раньше времени, но это, скорее всего, приведёт просто к его отрыву.

Юра Афанасенков занимается космическими аппаратами, у него задачи другие, и инструментарий, поэтому, другой. Я не думаю, что кому-то на этом форуме всерьёз понадобятся бикватернионы. Я не думаю, что кто-то на этом форуме всерьёз будет считать пространственную траекторию в реальном времени, но, даже если такое и произойдёт, на безопасность полёта повлиять ну очень сложно.

Б.г.>> На серу я давно и навсегда забил, так же, как и на селитру.
SashaMaks> Так, а там речь шла не о том, что ты на серу или селитру забил, а о неимоверной сложности замеса серы в карамель.

У меня не выходит. У меня сера пять девяток (ну, точнее, была пять девяток, когда мне её отдали). Кормовую серу я за серу считать отказываюсь. Почему - я писал.

Б.г.> но, при плоском движении, а особенно, при чисто прямолинейном, кватернионы избыточны. Для восстановления траектории постфактум достаточно записать сырые данные угловых скоростей и линейных ускорений.

Это только если ракета не будет крутиться вокруг своей главной оси, а там, как назло, самый маленький момент инерции...
Возвращайся из своей реальности в суровую действительность

Б.г.> Для предотвращения "улёта" ракет в этом топике "не туда" кватернионы никак не помогут.

Рассматривается случай, когда ракета уклоняется при полёте первой ступени, чтобы не запускать вторую, дабы вторая не стала лететь по схеме "воздух-земля".
Нет же проблем с логикой следования?

Б.г.> Всё, что можно сделать, это попытаться выбросить парашют раньше времени, но это, скорее всего, приведёт просто к его отрыву.

Для второй ступени просто не подаётся команда на запуск, а первую правильно уничтожить, но это сомнительный "манёвр".

Б.г.> Я не думаю, что кто-то на этом форуме всерьёз будет считать пространственную траекторию в реальном времени

Ну так я это делаю.

Б.г.> но, даже если такое и произойдёт, на безопасность полёта повлиять ну очень сложно.

И это совсем не сложно, если задача состоит только в том, чтобы прервать полёт неуправляемой ракеты в случае улёта не туда.

Б.г.> У меня не выходит.

Ты делал по своему способу, обобщив его на всех, а не так как я написал, а потом приписал мне свою технологию. Это антинаучная клевета! Кстати такая же, как и в случае с классическим скрепленным зарядом, который ты разглядел во всех моих двигателях!

Б.г.> У меня сера пять девяток (ну, точнее, была пять девяток, когда мне её отдали). Кормовую серу я за серу считать отказываюсь. Почему - я писал.

Ты вообще читаешь, что я пишу?
(Самодельный ракетный двигатель для начинающего [SashaMaks#05.06.19 20:30])
Я изначально использовал только чистую серу, и все те фото относятся к чистой сере.

А вот кормовая появилась с вашей же подачи, могу носом ткнуть, где вы тут сами мне доказывали, что она может быть в продаже и может быть при этом там чистой. Просто ты не ту купил.

Более того я уже делал это всё аж с четырьмя разными источниками серы:
1. Кусковая с цистерн сразу после получения и очистки;
2. Выделенная из серных шашек.
3. Кормовая без примесей;
4. Из РусХима.
Разницы НЕТ.

Т.е. твоя апелляция к чистоте моей серы вообще просто отговорка.
Та же сера из РусХима у меня ещё есть, я в любой момент всё это могу сделать на камеру!

SashaMaks> А вот кормовая появилась с вашей же подачи, могу носом ткнуть, где вы тут сами мне доказывали, что она может быть в продаже и может быть при этом там чистой.

Вот, кстати, кормовая: (Вспомогательное оборудование, реактивы, материалы Vl [Voldemar#10.03.13 21:21])
Вот с цистерн: (Вспомогательное оборудование, реактивы, материалы Vl [Костян1979#10.03.13 23:27])

SashaMaks> Рассматривается случай, когда ракета уклоняется при полёте первой ступени, чтобы не запускать вторую, дабы вторая не стала лететь по схеме "воздух-земля".

Ну вот уже терки про мою головную боль.
Продолжай!

SashaMaks> Для второй ступени просто не подаётся команда на запуск, а первую правильно уничтожить, но это сомнительный "манёвр".

А зачем же первую уничтожать? Она ведь или сама собой уже уничтожилась, или если жива и здорова, то пусть штатно возвращается на Землю.

SashaMaks> И это совсем не сложно, если задача состоит только в том, чтобы прервать полёт неуправляемой ракеты в случае улёта не туда.

А вероятность "улета не туда" вычислять опять же с помощью гиров и акселей?

Mihail66> А зачем же первую уничтожать? Она ведь или сама собой уже уничтожилась, или если жива и здорова, то пусть штатно возвращается на Землю.

Опасное уклонение от вертикали может произойти ещё на первой секунде полёта.

Mihail66> А вероятность "улета не туда" вычислять опять же с помощью гиров и акселей?

Ну да. Это всё и обсуждается мной в контексте применения полноценной схемы инерциальных датчиков: гироскоп + акселерометр необходимых для построения траектории полёта. Тут нет ничего сложного, когда ты видишь в онлайне, что траектория пошла не туда, то просто блокируется алгоритм запуска второй ступени.

Сложности именно с построением этой самой траектории! Её тут не могут сделать десятки лет

SashaMaks> Опасное уклонение от вертикали может произойти ещё на первой секунде полёта.
Если так, то считай что первая ступень уже сама уничтожилась, и можно уже ничего не уничтожать (запуск второй ступени конечно же запретить).
А если уклонение произошло высоко, то все же хочется вернуть все возможное целехоньким.

SashaMaks> ...Ну да. Это всё и обсуждается мной в контексте применения полноценной схемы инерциальных датчиков: гироскоп + акселерометр необходимых для построения траектории полёта.
Помнится еще совсем недавно ты даже и не замышлял аварийный наклон отслеживать.

SashaMaks> Сложности именно с построением этой самой траектории! Её тут не могут сделать десятки лет
Особенно в режиме онлайн. У меня для этого просто ресурсов не достаточно.

Mihail66> Помнится еще совсем недавно ты даже и не замышлял аварийный наклон отслеживать.

После успешного испытания своего барометрического датчика в двух пусках я решил аналогично довести до ума алгоритм управления ракетой по инерциальным датчикам, но процесс застопорился в основном из-за понимания того, что даже в самом простом варианте у этой схеме нет перспектив для неуправляемых ракет.
Управляемые ракеты стали менее актуальны, так как вертикально можно летать и без руления, то управление имеет смысл лишь для запуска на орбиты, а это слишком далекая перспектива, то решение более близких проблем с двигателями вышло на первый план.

Основная загвоздка с инерциальными датчиками для применения их в неуправляемых ракетах было то, что их легко зашкаливает. Хуже всего обстоит дело с гироскопами, которые измеряют угловые скорости, которые в свою очередь могут быть очень большими. И хуже всего дело обстоит именно с вращением ракеты вокруг своей главной оси. Достаточно хоть немного, хоть ненадолго зашкалить всего одну ось и все последующие данные будут неправильными в интегрировании, то вся эта система должна быть отключена, и алгоритм её работы заблокирован.

А так я уже было даже симулировал работу системы пассивной стабилизации ракет за счёт аэродинамики и даже уже почти доработал сложное пространственное движение ракеты - полёт по спирали с нутациями. На этом пока и остановился. Может в скором времени доделаю и тогда будет нормальный трёхмерный симулятор, в котором можно будет тестировать алгоритмы управления и вообще любое движение чего угодно