Системы ориентации КА

[А.Коваленко]

Смотрю я на вас и думаю: а почему нельзя сделать по человечески? В смысле как на самолёте?
 Кстати, интересно, а как сделано на шаттле? А на американском сегменте?

На самолетах тоже не по человечески. Когда самолет падает мордой вниз (тангаж -90), то очень трудно понять какой у него крен. Пилоту-то пофигу ему самолет выводить надо, а вот у БЦВМ деление на ноль случиться может или еще что похуже.

Вот потому я и говорю, что врядли самолетная БЦВМ считает ориентацию в углах.

[Sattel]

Народ.
Расскажите плиз, а на спутниках "Горизонт" система ориентации какая стояла?  если вообще стояла.

[Старый]

Смотрю я на вас и думаю: а почему нельзя сделать по человечески? В смысле как на самолёте?
 Кстати, интересно, а как сделано на шаттле? А на американском сегменте?

На самолетах тоже не по человечески. Когда самолет падает мордой вниз (тангаж -90), то очень трудно понять какой у него крен. Пилоту-то пофигу ему самолет выводить надо, а вот у БЦВМ деление на ноль случиться может или еще что похуже.

Вот потому я и говорю, что врядли самолетная БЦВМ считает ориентацию в углах.

Она никак не считает ориентацию. Она берёт её от гироскопических датчиков.
 И потом - какое нафиг деление на нуль? Где это в законах управления деление на нуль? В законах управления воббще ничего не делится на курс, крен, тангаж.

[Старый]

Кстати, про деление на нуль. Вобщето у самолёта нормальный режим полёта с нулевым креном и тангажом. И ничего, пока ещё не то что БЦВМ а даже ни один автопилот на магнитных усилителях от этого не завис.
 Но это офтопик.

[А.Коваленко]

Старый, текущую ориентацию БЦВК действительно берет от датчика, курсовертикали, или от ГСП, или от БИНС (если БИНС применяют). А вот как просчитать потребные углы отклонения рулей и сопел двигателя с УВТ? Без модели движения самолета вокруг ЦМ не обойтись. Вот тут и нужны такие параметры ориентации, чтобы кинематическая модель не вырождалась.

PS
Автопилотприбор примтивный, это просто исполнительный орган для САУ. В нем виснуть нечему. Тем более, если он на магнитных усилителях    Интересно, АП-28 еще летает где-нибудь?

[Старый]

А вот как просчитать потребные углы отклонения рулей и сопел двигателя с УВТ?

Как как? По законам управления, естественно.

Без модели движения самолета вокруг ЦМ не обойтись. Вот тут и нужны такие параметры ориентации, чтобы кинематическая модель не вырождалась.

Не знаю что нужно тут но у самолётов абсолютно ничего никуда даже и не пытается вырождаться. Даже вопроса такого не возникает. И вобще законы движения вокруг ЦМ это тьфу по сравнению с тем чем действительно приходится заниматься автопилоту. Аэродинамика там такое наворачивает, что по сравнению с ним повороты вокруг ЦМ это детский лепет.

Автопилотприбор примтивный, это просто исполнительный орган для САУ. В нем виснуть нечему. Тем более, если он на магнитных усилителях    Интересно, АП-28 еще летает где-нибудь?

Вобщето грубо говоря автопилот это САУ и есть. САУ отличается только тем что к автопилоту добавлена навигационная часть которая указывает ему куда лететь. Ну типа как Курс в космическом корабле. А летит т.е. рулит самолётом исключительно сам автопилот.

[Старый]

Насколько я понимаю в Джеминае была применена полностью "авиационная" идеология управления. И отлично летали.
 Интересно, а в шаттле как?

[А.Коваленко]

Старый, АП это просто несколько каналов стабилизации с перекрестными связями. А САУ, к примеру АБСУ-154 это нечто иное. В ней АП это просто исполнительный орган и не более того. Кстати, навигация - это отдельная система. Просто они работают вместе. А что касается авиационного подхода к СУ на Джемини, то это ничего не значит. Летали и летали. "Союзы" тоже летали, хоть и с другим подходом. И продолжают летать. Ты путаешь мнемонику для пилота с законами управления, зашитыми в ЭВМ. И вообще, Джемини делался для летчиков. Под них и заточен. А "Союз" делался для инженеров. Подходы к построение систем ориентации могут быть разные, это неважно. Важен результат.

[Старый]

Старый, АП это просто несколько каналов стабилизации с перекрестными связями.

Да уж какже! А не слабо к примеру одним нажатием кнопки сделать разворот на обратный курс? Причём таким образом чтоб трасса полёта в обратную сторону проходила параллельно трассе "туда" на заданном интервале? И если расстояние между трассами меньше чем двойной радиус разворота то автопилот должен сначала повернуть в другую сторону, отойти на необходимое расстояние и потом уже делать разворот. И это делает простенький автопилотик образца 60-х гг на магнитных усилителях.
 А вобще "стабилизация" и управление это и есть самое сложное. Ибо какраз там и проявляется вся эта аэродинамика, плескания топлива, перекрёстные связи и прочая, и прочая, и прочая. Определить куда нужно лететь т.е. какие углы, высоты и скорости стабилизировать это тьфу. Вообще не проблема. Оно сдерживалось только отсутствием на борту самолётов соответствующих навигационных систем. Как только появились первые РСБНы так их сразу же соединили с автопилотами и получились первые САУ.
 Вобщем грубо говоря сделать навигационную часть САУ гораздо проще чем управляющую.

[А.Коваленко]

Я ж говорю, мое развитие остановилось на АП-28, кстати, он на Ан-24 вроде был, значит и на твоем пепелаце должен был быть. В общем, все верно. Только АП получает текущую информацию от курсовертикали. И если у нее нет 4 кольца подвеса, то получишь ограничения на углы разворота. А четырехколечный подвес - это вес, стоимость изготовления и т.д. Головная боль одним словом. БИНС+БЦВК гораздо лучше.

[Старый]

Я ж говорю, мое развитие остановилось на АП-28,

Дык и моё - АП-28Л1Ф.

А четырехколечный подвес - это вес, стоимость изготовления и т.д. Головная боль одним словом. БИНС+БЦВК гораздо лучше.

Ну лишняя рамка - далеко не самая дорогая и тяжёлая деталь в гировертикали. Однако для идеологии управления вобщем то не имеет значения что является источником информации. На современных самолётах вовсю применяют БИНС (правда не на наших) но идеология всё равно остаётся "авиационной".

[Fakir]

Без модели движения самолета вокруг ЦМ не обойтись. Вот тут и нужны такие параметры ориентации, чтобы кинематическая модель не вырождалась.

Не знаю что нужно тут но у самолётов абсолютно ничего никуда даже и не пытается вырождаться. Даже вопроса такого не возникает. И вобще законы движения вокруг ЦМ это тьфу

Андрей, речь, видимо, о вырождении, которое получается в случае "обнулений" при использовании углов Эйлера либо Крылова для описании движения тела вокруг ЦМ? То самое, из-за которого кватернионное описание стали применять? Тогда понятно, почему у самолётов даже вопросов таких не возникает (по крайней мере, у транспортников, которым пилотаж крутить по должности не положено ) - они ж не совершают таких эволюций, при которых происходило бы вырождение, с гарантией практически не совершают.

[А.Коваленко]

Без модели движения самолета вокруг ЦМ не обойтись. Вот тут и нужны такие параметры ориентации, чтобы кинематическая модель не вырождалась.

Не знаю что нужно тут но у самолётов абсолютно ничего никуда даже и не пытается вырождаться. Даже вопроса такого не возникает. И вобще законы движения вокруг ЦМ это тьфу

Андрей, речь, видимо, о вырождении, которое получается в случае "обнулений" при использовании углов Эйлера либо Крылова для описании движения тела вокруг ЦМ? То самое, из-за которого кватернионное описание стали применять? Тогда понятно, почему у самолётов даже вопросов таких не возникает (по крайней мере, у транспортников, которым пилотаж крутить по должности не положено ) - они ж не совершают таких эволюций, при которых происходило бы вырождение, с гарантией практически не совершают.

Да, речь именно уб углах Эйлера-Крылова. И дело не только в ограничениях на углы разворота. В конце концов, есть же авиагоризонт АГИ-1, к примеру, у него нет ограничений на углы разворотов. Хотя он не на много сложнее, чем АГБ. Но это автономные гироскопические приборы. А как начинаешь вязать комплексную систему, да еще и без ограничений, да еще и в связке с навигацией, то тут и всплывает необходимость делать БИНС. А в ней об углах можно забыть. разве что, оставить их для индикации пилоту. А если пилота нет, то и отображать нечего Кстати, по кватерниону на дисплее "Союза" или "Прогресса" нет большой проблемы понять, как корабль ориентирован относительно базовой системы координат. И скорость понятна, с ней вообще просто все. Я вообще не понимаю, в чем смысл спора.

[Старый]

Да, речь именно уб углах Эйлера-Крылова. И дело не только в ограничениях на углы разворота. В конце концов, есть же авиагоризонт АГИ-1, к примеру, у него нет ограничений на углы разворотов. Хотя он не на много сложнее, чем АГБ.

Что значит "есть"? Есть разве что в музее. Я в авиации в 1977 году таковых не застал. АГБ ещё сохраняется на вертолётах Ми-8. Как исторический раритет. Ну ветролёту пилотаж точно не грозит. Вобще в исторически обозримые времена применяется авиагоризонт АГД-1 который имеет лишнюю рамку и выбивание ему абсолютно не грозит. Но и это только в качестве резервного или на таких древних сараях как Ан-12//30. А так уже лет 40 как везде гировертикали и курсовертикали.

Но это автономные гироскопические приборы.
 А как начинаешь вязать комплексную систему, да еще и без ограничений, да еще и в связке с навигацией, то тут и всплывает необходимость делать БИНС.

Платформенная или безплатформенная инерциальная система - не имеет никакого принципиального значения. Разница чисто техническая, типа БИНС легче и занимает меньше места.

А в ней об углах можно забыть. разве что, оставить их для индикации пилоту. А если пилота нет, то и отображать нечего

А если допустим фотоапарат на объект навести? Или вектор тяги двигателя в нужном направлении?

Я вообще не понимаю, в чем смысл спора.

А кто собственно спорит? Я спросил почему в космонавтике не применяют авиационную идеологию ориентации, а со мной оказывается уже спорят...

[А.Коваленко]

Я спросил почему в космонавтике не применяют авиационную идеологию ориентации, а со мной оказывается уже спорят...

Исторически сложилось. В СССР основы управления ориентацией КА заложил Б.В.Раушенбах. А он был математик, а не авиационный инженер. Ну и аэродинамика отсутствует как таковая, многие вещи можно сделать проще. Американцы пошли по другому пути, у них управление КК шло от управления самолетом, так как авиационные фирмы делали, да и NASA зародилась из авиационных организаций. Но в итоге они пришли к тем же принципам, что и у нас. На орбитальных станциях, на МКС в частности. Там их и наши системы говорят на одном языке. И европейцы на ATV используют ту же идеологию.

[Старый]

Ну станция ладно. Станция зверь большой, неманеврирующий (в общепринятом понимании этого слова). А вот на космических кораблях? И прочих активно маневрирующих и ориентирующихся аппаратах типа АМС или спутников наблюдения?

[А.Коваленко]

Ну станция ладно. Станция зверь большой, неманеврирующий (в общепринятом понимании этого слова). А вот на космических кораблях? И прочих активно маневрирующих и ориентирующихся аппаратах типа АМС или спутников наблюдения?

На кораблях понятие рыскание, крен и тангаж имеют смысл только при полете в орбитальной системе координат. А она не всегда удобна. Например, когда нужна ориентация на объекты, неподвижные в инерциальнгм пространстве, звезды или Солнце, например. Все астрономические инструменты, типа HST или Chandra ориентируются в ИСК. А в этой системе координат углы теряют смысл, так как нет плоскости горизонта, к которой можно привязаться. Точнее, она есть, но не нужна. При стыковке кораблей выгоднее использовать инерциальную ориентацию, так как в этом случае во время сближения и причаливания не меняется освещенность мишеней или оптический и телевизионных приборов. Если стыковаться в ОСК, то с освещенностью будут проблемы. С математической точки зрения не важно, какая СК выбрана в качестве базовой. Так как машина все равно все сосчитает. Но в случае использования в качестве кинематических параметров углов Эйлера-Крылова могут быть проблемы вырождения при нулевых углах или при углах, равных 90 градусов. Хотя, и в космических системах могут использоваться углы. При построении ориентации методом трех последовательных плоских разворотов. Но такой метод не выгоден, лучше строить сразу один пространственный разворот. Один набор скорости, одно торможение. А не три, как в первом случае. Это принципиальное отличие от самолета, где присутствует аэродинамика. Там, где нужна постоянная ориентация на Землю, там выгоднее использовать орбитальную ориентацию, иногда с подкруткой за Солнцем. Там могут быть использованы другие методы управления ориентацией, но они тоже будут далеки от авиационных.
Примерно так.

PS
Все, что я тут понаписал - очень приблизительно и поверхностно. Если интересно, то лучше книжки почитать. Например, "Управление ориентацией КА" Раушенбаха и Токаря, для начала.

[Sattel]

Народ.
Я знаю, авиация вещь очень увлекательная, вы мне про "Горизонты" ответте.

[N2H4]

Насколько я понимаю в Джеминае была применена полностью "авиационная" идеология управления. И отлично летали.
 Интересно, а в шаттле как?

Вот интересно в Аполлоне авиационная идеалогия или какая? А то там как-то совсем не отлично получилось, если судить по книжке, которую тут недавно рекламировали про Аполлон-13.
Командир рулил кораблем, а ему все напоминали про шар №8, на котором красные зоны, чтоб не зарулился случайно.

Прибор, на который с беспокойством смотрел Суиджерт, являлся шаровым индикатором ориентации корабля, известным как шар номер 8. Он представлял собой маленькую сферу, на которую были нанесены вертикальные метки отсчета углов и горизонтальные линии уровня. Сферой управлял гироскоп, являвшийся сердцем навигационной системы корабля. Для того чтобы экипаж мог проложить курс в космосе, необходимо было постоянно знать ориентацию корабля по отношению к какой-либо точке на небе. Для этого на корабле была установлена система ориентации, содержащая гироскоп, сохранявший инерциально фиксированное положение в космосе по отношению к звездам. Гироскоп был подвешен на нескольких кардановых осях-опорах, которые двигались синхронно с перемещениями корабля. Система ориентации постоянно передавала в бортовой компьютер изменения в положении корабля по отношению к гироскопу, а значит и по отношению к звездам. Шар номер 8 отображал ту же информацию для экипажа.
Для космического корабля, который должен выдерживать свою траекторию до Луны на протяжении четверти миллиона миль с точностью до долей градуса, система работала очень хорошо, за одним исключением. Если корабль по какой-то причине отклонялся в крайнее правое или крайнее левое положение угла рысканья, то проявлялось неприятное свойство опор гироскопа: две оси устанавливались параллельно друг другу и как бы блокировались в таком положении, не позволяя бортовому компьютеру узнать текущее положение корабля. Мало кому понравится корабль без этого вестибулярного аппарата. Меньше всего – пилотам, которые надеются вернуться на нем домой. Поэтому шар номер 8 разработан, чтобы показывать экипажу, насколько близко к блокировке находятся оси гироскопа. Для этого на шаре помимо линий углов и уровней были нанесены два красных диска размером с монету на расстоянии 180 градусов друг от друга. Когда в окошке прибора появлялся красный диск, это означало, что оси гироскопа близки к блокировке. Когда диск появлялся в центре окошка, то оси гироскопа уже были заблокированы, информация об ориентации корабля утеряна. И сам корабль был утерян, если выражаться навигационным термином.

[А.Коваленко]

На Apollo была обычная классическая гиростабилизированная платформа с ограниченными углами прокачки. Насколько я помню со студенческих лет (делал УИРС по комплексным гироскопическим системам) там была ГСП с очень хорошими поплавковыми интегрирующими гироскопами на двойных микросинах.