[image]

Использование микроэлектромеханических (MEMS) акселерометров в ракетомоделях

 
1 4 5 6 7 8 9 10

Nec

втянувшийся
На самом деле, я даже не представляю что трехосевой акселерометр даёт на выходе (отдельные, не привязанные друг к другу значения по осям или одно общее среднее для всех осей или ещё какой-то вариант, который мне сейчас в голову не приходит), но я уже давненько прорабатываю в голове идею его использования. Правда зачем пока ещё не придумал. Главное, чтобы реализация была простая и надёжная. И все время ощущение, что не хватает какой то мелочи. Вот и решил приспроситься у человека, который, захотел попрактиковаться в этом. Если даже с этой идеей у вас до практики не дойдет, желаю вам творческого вдохновения и успехов в других проектах, а если дойдет, буду рад услышать теоретические мысли и практические выводы. Главное это полет фантазии!
   104.0.0.0104.0.0.0

Xan

координатор

Вариант управления по солнцу и магнитному полю.

Для упрощения понимания место круглой ракеты берём самолёт, у которого явно есть "лево" и "право".
Напомню, что по ГОСТу оси у самолёта такие:
от хвоста к носу — ось X — крен
от низа вверх — ось Y — курс
от левого крыла к правому — ось Z — тангаж

1.
Солнечный датчик крена.
Который следит за отклонением солнца от вертикальной плоскости самолёта.
Предполагается, что на всём протяжении полёта крен должен быть равен нулю.
При отклонении солнца влево/вправо подаётся сигнал на рули по крену.
Управление по крену больше ни от чего не зависит.
Точность этого датчика не обязана быть большой, он же только отклонение от нуля показывает.
2.
Солнечный датчик тангажа.
Измеряет угол между осью X самолёта и направлением на солнце.
И сравнивает его с заданным на данный момент полёта (если траектория не примитивная прямая).
Разница между заданным и фактическим даёт сигнал на рули по тангажу.
Управление по тангажу больше ни от чего не зависит.
Требуемая точность зависит от ТЗ. Порядка процента, наверное.
3.
Датчик вектора магнитного поля.
Поддерживается отношение компонентов H_x и H_z равным заданному — курс.
Это как если бы у лётчика был примитивный магнитный компас со стрелкой, который не показывает H_y.
Ну и отклонение отправляется на рули.
Тут, однако, есть тонкость.
Так как ракета постоянно колеблется по крену и тангажу, то компонента магнитного поля H_y даёт помеху к компонентам H_x и H_z. И это надо компенсировать:

H_z = H_z * cos(a_X - 0) + H_y * sin(a_X - 0)
H_x = H_x * cos(a_Z - a_Z0) - H_y * sin(a_Z - a_Z0)

Упрощённо:

H_z = H_z + H_y * a_X
H_x = H_x - H_y * (a_Z - a_Z0)

где a_X — угол отклонения по крену, (a_Z - a_Z0) — угол отклонения по тангажу.

Вот теперь известна ориентация и есть все три отклонения углов от заданных.
Дальше надо рулить — подбирать правильные коэффициенты руления и демпфирования, распределять сигналы по рулевым машинкам.

Для простого вертикального полёта можно просто ставить ракету так, чтоб крен был нулевой. Какой-то индикатор нужен.
И непосредственно перед стартом запоминать угол тангажа и отношение компонет H_x и H_z.
И в полёте поддерживать их.
   99
+
-
edit
 

Брат-2

опытный

Nec> .... но я уже давненько прорабатываю в голове идею его использования. Правда зачем пока ещё не придумал. .... Главное это полет фантазии!

Nec! Спасибо тебе за добрые слова! Вероятно, знаешь, что некоторые товарищи сами не знают, но научить могут, к сожалению, и сам не знаю, и поучать не люблю. До практики у меня уже дошло, начал делать управляемую голову для ракеты. К сожалению, в моей конструкции мне самому не все нравится, а в голове уже сложился иной вариант, более правильной ракеты, но метаться плохая примета, кончится возня ничем! Поэтому, сейчас занимаюсь постройкой лаборатории, демонстратора для практической проверки. Ну, да, своих возможностей, аэродинамической схемы модели ракеты, а главное для проверки работоспособности выбранной системы гиро стабилизации. Ранее, когда пытался осуществить подобное на водяной ракете, наслушался советов учителей, пытался использовать только одни гироскопы, при этом лишь понял, что это тупиковый путь. Тем не менее, все китайское отлично летает и гиро стабилизируется! Вот и мне пришло недавно в голову самому все проверить. Нет, прежде чем начать клепать ведро, одолел за неделю софт для МК, с радости напился (сам-то хилый, несмотря на 100кг. живого веса, хватило и 100грамм!) :D , вот и сболтнул лишнего! :(
Ну, как могу тебе посоветовать, а тем более помочь, не зная уровень твоей подготовки, а тем более, тебе самому непонятно, для каких целей нужен этот гироскоп. Сейчас в Сети куча нужной информации, все для обывателя достаточно сложно, но потихоньку можно осваивать!
   2222

Nec

втянувшийся
Xan, всегда с удовольствием читаю ваши сообщения, а потом ещё долго их обдумываю - мысль не сразу доходит до нужных отделов мозга))) В теории все здорово и красиво. На практике вся теория рушится вместе с ракетами. Ваши уравнения как то описывают вращение ракеты?
   104.0.0.0104.0.0.0
+
-
edit
 

Брат-2

опытный

.....
Xan> Дальше надо рулить — подбирать правильные коэффициенты руления и демпфирования, распределять сигналы по рулевым машинкам.
Xan> Для простого вертикального полёта можно просто ставить ракету так, чтоб крен был нулевой. Какой-то индикатор нужен.
Xan> И непосредственно перед стартом запоминать угол тангажа и отношение компонет H_x и H_z.
Xan> И в полёте поддерживать их.

Xan! Вот, вот, с этими коэффициентами руления и демпфирования ( пытался применить ПИД), чуть умом не тронулся, но ни к чему не пришел! Pinko озвучивал идею, что рули управления, при отклонении ракеты от вертикали, должны сами всегда оставаться в вертикальном положении! Пока так и делаю. Сейчас по оси Z тоже использую только один гироскоп, допускаю, что за полет поворот в пол-оборота не критичен. Вот здесь необходим компас. Но компасу нужна горизонталь, посмотрим на оси X,Y, а далее можно подумать и о его использовании. Индикатор вертикали реализовать просто, на водяной ракете у меня был, но тогда на хрена управляемая гировертикаль? Вот мечтал, а вдруг получится, попытаюсь запускать под значительным углом, ну, обязана на активном участке вырулить, а иначе опять на хрена?! :)
   2222
+
-
edit
 

Nec

втянувшийся
Брат-2> хватило и 100грамм!) :D , вот и сболтнул лишнего! :(

У меня (да, думаю, и не только у меня) все гениальное с этого и начинается)))

Брат-2> Ну, как могу тебе посоветовать, а тем более помочь, не зная уровень твоей подготовки, а тем более, тебе самому непонятно, для каких целей нужен этот гироскоп.

Речь не о советах, а о вариантах использования. То есть, вы излагаете свой подход, свои мысли, свои решения и они либо пересекаются, либо дополняют, либо противоречат моим или чьим то взглядам. Возможно, в вашей идее и будет та крупица, которую многие ищут, в том числе и я. А, по поводу, куда и как применить ориентацию это дело второстепенное. Главное в мирных целях)

Сейчас в Сети куча нужной информации, все для обывателя достаточно сложно, но потихоньку можно осваивать!

Ракетомоделизма в сети не так уж и много, как хотелось бы. Можно, конечно, найти куски нужной информации и сложить их воедино, но это никак несравнимо с человеческим общением.
   104.0.0.0104.0.0.0

Xan

координатор

Nec> Ваши уравнения как то описывают вращение ракеты?

Нет, предыдущий пост про "куда крутить ракету, чтоб получить заданную ориентацию".

В частном случае, чтоб удерживать ракету вертикально.
Выдерживая два значения — угол на солнце и отношение компонентов поля.

В более общем, чтоб в каждой точке траектории ракета была в заданной ориентации.
То есть, в мозги пилоту записывают два массива уставок, а пилот потом "ведёт по массивам пальцем" и в каждый момент считывает новые значения уставок. И по ним и значениям с датчиков определяет, куда рулить.
И ракета летит по заданной кривой.

А как рулить, это другая история.
   99
+
-
edit
 

Xan

координатор

Брат-2> Xan! Вот, вот, с этими коэффициентами руления и демпфирования ( пытался применить ПИД), чуть умом не тронулся, но ни к чему не пришел!

Да тут всё очень просто! Чо тут думать!!! :D :D :D

Брат-2> Pinko озвучивал идею, что рули управления, при отклонении ракеты от вертикали, должны сами всегда оставаться в вертикальном положении!

Нет, это частный случай для одного из возможных коэффициентов.
Рули могут отклоняться и меньше, и больше. Потому что коэффициенты меняются.

Брат-2> Сейчас по оси Z

С названиями осей прямо бяда!
Так и хочется, чтоб у стоящей ракеты вертикальная ось была Z.
А ГОСТ против! ГОСТ считает, что это ось X.

Брат-2> Но компасу нужна горизонталь

В моём посте компас лежит в плоскости крыльев самолёта. А сам самолёт стоит на хвосте носом вверх.
Так что горизонталь у самолёта местная, немножко вертикальная! :D
   99
+
-
edit
 

Брат-2

опытный

Xan> Нет, это частный случай для одного из возможных коэффициентов.
Xan> Рули могут отклоняться и меньше, и больше. Потому что коэффициенты меняются.
Xan> Так и хочется, чтоб у стоящей ракеты вертикальная ось была Z.
Xan> А ГОСТ против! ГОСТ считает, ...
Xan> В моём посте компас лежит в плоскости крыльев самолёта. А сам самолёт стоит на хвосте носом вверх.
Xan> Так что горизонталь у самолёта местная, немножко вертикальная! :D

Хан! Мы с тобой как бы знакомы с 2012 года, если не ошибаюсь. Тебя уважаю, как нашего руководителя, в сложный момент возглавил раздел нашего форума, фактически спас дело в критический момент! Мы с тобой тезки, фактически коллеги (пусть и бывшие), и, тем не менее, тебя не люблю! Или ты сильно умный или я круглый дурак, но мне сложно, подчас, понять твой ход мысли, а тем более выделить полезную составляющую для практического использования. Понятие не имею, что там по гостам, ну да, в авиации ось по крену обозначают Х, а вот в гироскопах и компасах вертикальную ось принято обозначать Z, и что? Вот и расскажи мне, как менять эти коэффициенты. Мне известно, что действительно меняются коэффициенты величины отклонения рулей в зависимости от скорости ракеты. Понятно, чем больше скорость, тем меньше угол, но для начала сделаю, как сообщил выше, то есть по pinko! Надо хотя бы одолеть этот этап. У меня регистрируются данные по осям X,Y,Z, кроме того ускорение по вертикальной оси, ну и как обычно высота, то есть вычислить мгновенную примерную скорость возможность есть. Если можно, без обид! :)
   2222
+
-
edit
 

Xan

координатор

Брат-2> Хан!

Ксан

Брат-2> то есть по pinko!

Если рули у тебя стараются остаться вертикальными, это значит, что в знаке ты не ошибся. Но и только.
Возможно, какое-то руление получится. Если коэффициенты случайно окажутся в приличном диапазоне.
Но скорее — нет.

Брат-2> а вот в гироскопах и компасах вертикальную ось принято обозначать Z, и что?

Это ось микросхемы, перпендикулярная печатной плате.
А в какой ориентации ты плату в ракету засунешь, совсем другое дело. :)

Брат-2> Вот и расскажи мне, как менять эти коэффициенты.

Расскажу. Но медленно. Но всё.
Как узнать, какая сила действует на руль.
Как измерить момент инерции ракеты.
Как из этого получить коэффициенты и за какие пределы не надо залезать.
Не спеши.
У меня производительность маленькая, я всё сразу и быстро вывалить не могу! :)

Брат-2> Если можно, без обид! :)

С чего бы обиды? :)
   99

Nec

втянувшийся
Xan> Нет, предыдущий пост про "куда крутить ракету, чтоб получить заданную ориентацию".
Xan> В частном случае, чтоб удерживать ракету вертикально.

Видимо, некорректно сформулировал вопрос. Поэтому и получил не совсем нужный ответ. Имел ввиду, что вертикальность полёта может продолжаться даже если ракета вращается вокруг оси X. Но, спустя много часов раздумий, начинаю понимать, что если придерживаться стабилизации по вашим уравнениям, вращения быть не должно.
   104.0.0.0104.0.0.0
+
-
edit
 

Nec

втянувшийся
Брат-2> Pinko озвучивал идею, что рули управления, при отклонении ракеты от вертикали, должны сами всегда оставаться в вертикальном положении!

Мне одному кажется, что в таком случае рули должны находиться перед цт? А так как стабилизаторы и сопло (управление хоть вектором тяги, хоть аэродинамическими рулями) у нас в хвосте (за цт), то должно быть с точностью до наоборот. Это как ехать на автомобиле задним ходом: если отклоняет от параллели дороги, а колеса сделаем параллельно дороге, то только усугубим ситуацию.
Или я опять что то недопонял?
   104.0.0.0104.0.0.0
+
-
edit
 

Брат-2

опытный

Nec> Или я опять что то недопонял?

Ну, конечно, рули на голове! Вращение не желательно, но полной стабилизации добиться сложно, допускаю пол оборота на весь полет.
   2222

Tayfur

втянувшийся
Nec> Мне одному кажется, что в таком случае рули должны находиться перед цт? А так как стабилизаторы и сопло (управление хоть вектором тяги, хоть аэродинамическими рулями) у нас в хвосте (за цт), то должно быть с точностью до наоборот.

Если рули ставить в хвост, придётся тянуть тяги или выделять место под машинки рядом с движком.
Если потом переделывать в двухступенчатую, придётся делать свой набор в каждую ступень.

Возможно нужно подрасчитать, чтобы даже если носовые рули встанут поперёк, ЦД был ниже ЦТ.
И нужно учитывать, что при разных скоростях коэффициенты PID будут разные. А скорость на всём полёте будет разная.
   106.0.0.0106.0.0.0

Xan

координатор

Tayfur> Если рули ставить в хвост,

Центр масс ракеты ближе к хвосту. (Для управляемой, без спецгруза в носу.)
А рули надо ставить как можно дальше от ЦМ — тогда усилия на рулях будут минимальные.
Поэтому — на носу.
Ну и на носу воздух ещё не испорченный другими частями ракеты.
И как крайность — на спецпалке, торчащей ещё дальше вперёд.

Аэродинамическая устойчивость ракеты должна быть около нуля, тогда рули могут быть минимального размера.
   99

Mihail66
mihail66

аксакал

Xan> Поэтому — на носу.

Distant Thunder Stabilized Rocket It Worked!
This is another test of my vertical stabilization system, this time a two-stage rocket with stabilization from the top of the sustainer. I could have used a little more roll control gain, but otherwise, it was a good flight.
   105.0.0.0105.0.0.0
+
-
edit
 

Брат-2

опытный

...
Xan> Аэродинамическая устойчивость ракеты должна быть около нуля, тогда рули могут быть минимального размера.
В моей текущей конструкции рули осей X и Y на голове, всего 4, соединены попарно, то есть управляются 2-мя сервомашинками. Для этих осей используется библиотека MPU6050 с фильтром Калмана, то есть, самопроизвольного ухода ноля нет, но будет ли правильное руление при ускорении, большой вопрос. Руль по оси Z один, вначале расположил тоже на голове между рулями X,Y, однако место ужасное, так еще от него паразитное подруливание, сегодня убрал с головы, собрал устройство ( серва, ось руля) для установки в центре масс.
По Z, будет проблема ошибки накопления, если поживем, узнаем насколько это приемлемо. Сейчас в будущей ракете правильная центровка, для демонстратора так будет лучше, эффект стабилизации будет заметен, при условии, что он будет. Если дойдет дело до следующей ракеты, вот там можно поэкспериментировать с центровкой. Размеры рулей изготовил чисто по интуиции. Пока никаких коэффициентов, 1:1, угол управление ограничил ±20 градусами.
Пока на словах, к концу недели должен показать голову, конечно, в работе! :)
   2222
RU Брат-2 #16.10.2022 20:35  @Полтора акробата M&D#16.10.2022 08:40
+
-
edit
 

Брат-2

опытный

Xan>> Поэтому — на носу.

Миша! Из видео прикрепленного тобой, толком ничего не понял. Надо понимать, что она управляется, но только по осям X,Y, а по осям Z вообще стабилизации нет, так как она вращается! Видео позволяет надеяться, что иду правильным путем. Нет, попытаюсь застабилизироваться, допускаю, что относительно и по Z!
   2222
RU Mihail66 #16.10.2022 20:50  @Брат-2#16.10.2022 20:35
+
-
edit
 

Mihail66
mihail66

аксакал

Брат-2> ... Надо понимать, что она управляется, но только по осям X,Y, а по осям Z вообще стабилизации нет, так как она вращается!

Как раз все наоборот. Свободно вращается только блок со стабилизаторами, а вращение самой ракеты стабилизировано рулями.
   105.0.0.0105.0.0.0
RU Бывший генералиссимус #17.10.2022 22:53  @Xan#15.10.2022 19:29
+
-
edit
 
Xan> Если рули у тебя стараются остаться вертикальными, это значит, что в знаке ты не ошибся.

Точно?

Сдаётся мне, что это правильный знак для рулей, стоящих в голове ракеты, но это в вашей дискуссии нигде не оговаривалось.
   106.0.0.0106.0.0.0
KZ Xan #18.10.2022 05:08  @Бывший генералиссимус#17.10.2022 22:53
+
-
edit
 

Xan

координатор

Xan>> Если рули у тебя стараются остаться вертикальными, это значит, что в знаке ты не ошибся.
Б.г.> Точно?
Б.г.> Сдаётся мне, что это правильный знак для рулей, стоящих в голове ракеты, но это в вашей дискуссии нигде не оговаривалось.

Да, конечно, только для головы.
   99
RU Брат-2 #18.10.2022 05:15  @Бывший генералиссимус#17.10.2022 22:53
+
-
edit
 

Брат-2

опытный

Xan>> Если рули у тебя стараются остаться вертикальными, это значит, что в знаке ты не ошибся.
Б.г.> Точно?
Б.г.> Сдаётся мне, что это правильный знак для рулей, стоящих в голове ракеты, но это в вашей дискуссии нигде не оговаривалось.

Правильный знак рулей для меня самая маленькая проблема! А в нашей дискуссии выяснили, что коэффициент необходимо выставить не только от скорости, но и от площади рулей и от моментов сил и, вероятно, еще от массы факторов какой-то матери! :) Все это узкоспециализированные дебри, которые для нас не только за гранью понимания, но и за гранью возможностей.
Но, в своей молодости занимался (любительским) выводом цыплят и подобной живности. Построил инкубатор (вот бы сейчас мне бы такую задачу!), прочитал об этой проблеме несколько книжек, из которых стало очевидно, что будут вылупляться исключительно одни уроды! Однако, на практике, оказалось, все не так уж и плохо, весело вылуплялись, с отличным процентом вывода, очаровательные, здоровые, бодрые милые пушистые комочки всевозможных видов и пород! :)
Помните Мишку с Алтая (морда красная), который, чисто для пробы переезжал речку, вот и у меня возникло желание попробовать построить управляемую ракету с использованием акселерометров! Так Михаил рисковал трактором, да и благополучно утопил его, а мне приходится рисковать лишь одним мигом (ну, не самолетом, же)! :D
   2222
+
-
edit
 

Брат-2

опытный

Xan> Да, конечно, только для головы.

Саня, а ты чего не спишь? :)
   2222
+
-
edit
 

Xan

координатор

Брат-2> Саня, а ты чего не спишь? :)

77 градусов восточной долготы! :)

Брат-2> Все это узкоспециализированные дебри, которые для нас не только за гранью понимания, но и за гранью возможностей.

Нет.
Возможности (материальные) есть. Есть и гиры, и сервы, и МК.
Для понимания хочется сделать красивый текст.
И пошаговую инструкцию, чтоб не заблудиться.

Примерно так:
Как экспериментально измерить момент инерции ракеты (крутильные весы на уровне школы).
Как теоретически узнать эффективность рулей (с помощью проги Аэролаб).
Как из полученных значений посчитать коэффициенты для всех скоростей на всех этапах полёта.
   99
RU Бывший генералиссимус #18.10.2022 08:44  @Брат-2#18.10.2022 05:15
+
-
edit
 
Xan>>> Если рули у тебя стараются остаться вертикальными, это значит, что в знаке ты не ошибся.
Б.г.>> Точно?
Б.г.>> Сдаётся мне, что это правильный знак для рулей, стоящих в голове ракеты, но это в вашей дискуссии нигде не оговаривалось.
Брат-2> Правильный знак рулей для меня самая маленькая проблема! А в нашей дискуссии выяснили, что коэффициент необходимо выставить не только от скорости, но и от площади рулей и от моментов сил и, вероятно, еще от массы факторов какой-то матери! :) Все это узкоспециализированные дебри, которые для нас не только за гранью понимания, но и за гранью возможностей.

Ещё от момента инерции (а он, сука, меняется в полёте от выгорания топлива) и быстродействия рулевых машин.

Брат-2>у меня возникло желание попробовать построить управляемую ракету с использованием акселерометров! Так Михаил рисковал трактором, да и благополучно утопил его, а мне приходится рисковать лишь одним мигом (ну, не самолетом, же)! :D

Акселерометры для управления - вещь сугубо вторичная. Вертикально летать акселерометры помочь не могут. Акселерометр нужен для решения задачи точного попадания, да и то - один. А для стабилизации углового положения нужны гироскопы. Причём, сначала надо научиться интегрировать угловые скорости, потому что MEMS датчики про положение ничего сказать не могут, только про изменение положения. Поэтому для определения начального положения (пока ракета стоит) акселерометры пригождаются. Потому что по ним можно определить отклонение от вертикали. Но, только пока ракета стоит.

У Фау-2 был ровно один акселерометр, притом, интегрирующий, т.е. его выходным сигналом была кажущаяся скорость. По ней вовремя выключался мотор. А в любительских ракетах будет вовремя выбрасываться парашют.
   106.0.0.0106.0.0.0
1 4 5 6 7 8 9 10

в начало страницы | новое
 
Поиск
Поддержка
Поддержи форум!
ЯндексЯндекс. ДеньгиХочу такую же кнопку
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru