Три Глонасса-М - Протон-М/ДМ-03 - Байконур 81/24 - 02.07.2013 06:38:22 ЛМВ

[Feol]

Ded пишет:

Aleks1961 пишет:

m-s Gelezniak пишет:

Aleks1961 пишет:
Невыставленная "задержка реакции" привела бы к автоколебаниям, но не с возрастающей амплитудой, если только не на резонансной частоте объекта управления. Где то так в ТАУ.

Aвтоколебaтельный процесс и хaрaктеризуется зaдержкой в отрицaтельной обрaтной связи.

Для уменьшения автоколебательных процессов и увеличения устойчивости "загрубляют" скорость реакцию СУ на внешние воздействия и программу управления, но до определенного уровня. Каждый объект требует индивидуального подхода, но РКН "Протон М" уж больно глубоко серийный объект и динамика полета должна быть изучена вдоль и поперек.

Простите, не понял.

"Загрубляют" - это исключение малых воздействий?

Вероятно, имеется ввиду то, что, если уменьшить интенсивность, "усердие" , с которым СУ борется с возникшим отклонением (допустим, вариант 1: если отклонение 2 градуса, то рули отклоняем на 1 градус, вариант 2: если отклонение 2 градуса, то рули отклоняем на 0.5 градуса - "усердие" в 2 раза ниже   ), то в статике падает точность (при постоянном возмущении), но в динамике всегда растёт запас устойчивости и улучшаются (в каком-то смысле (кто знает ТАР, до того предела, когда "вялость системы")). Другой метод повышения статической точности - введение интеграла (интеграла от интеграла и т. д.) в закон управления еще хуже влияет на динамику. Но зато в статике теоретически можно получить бесконечно малую (!) ошибку. Но, повторюсь, динамические проблемы такие, что в реальности трудно, часто ну его нафиг. В общем, суть в том, что в ТАР существует фундаментальное противоречие между точностью и динамическими характеристиками систем управления с отрицательной обратной связью. Это сложный компромисс, как обеспечить и то и другое. Там много методов, очень многое зависит от постановки задачи, от интуиции и предпочтений разработчиков и т. п. Это очень большая тема.

Так или иначе, конкретно в этой теме важно одно - разработчики Протона-М как типа ракеты носителя полностью справились с этой задачей с первого раза. В данном случае, проблему поимело конкретное изделие (!)

[Aleks1961]

Ded пишет:
 Aleks1961

Да,Вы правы, и это было сделано ранее. А в данном случае...

 С моей точки зрения СУ "ломала дрова".

Углубим ВЕРСИЮ - коэффициенты вариационной части СПО стабилизации РКН на начальном участке полета?  

[m-s Gelezniak]

leha13 пишет:

m-s Gelezniak пишет:

leha13 пишет:
Да уж куда нам с лаптями в ракеты...
О, светоч мудрости! Открой неразумному грядкокопателю и сорниковырывателю сокровенную тайну словосочетания "схема наддува", а также нарисуй путь мысли от наддува баков к аварии ракеты, дабы понять всю глубину своего невежества в столь сложной отрасли народного хозяйства, как ракетостроения.

... a можно было просто дaть схему.

Как Вы это представляете? Ну нарисовал я на планшете пальцем подробнейшую схему с ШБ, трубопроводами от ГГ и пр. прибамбасами, дальше что?
В прочем, все уже понятно. Заканчиваем флудить.

ШБ -?
Нa первой ступени Протонa?

[Feol]

GaryN пишет:

Feol пишет:

GaryN пишет:
Feol пишет:

Aleks1961 пишет:
Очень похоже на замену ООС (отрицательная обратная связь) на ПОС (положительную) в каналах (канале?) управления СУ

Совершенно верно.
версия хорошо проверяется моделированием

гораздо более вероятен (чем смена знака ОС) разрыв ОС вообще
который не моделируется

В условиях отсутствия ОС невозможно возникновение колебательного (как незатухающего, так и затухающего) переходного процесса. только апериодический.

Прекрасно моделируется.

степень периодичности процесса ввиду недостаточного времени его развития определить не предствляется возможным

разрыв петли ОС возможен в разных точках и в разное время
и даже если известно когда и какие датчики отвалились, какие коэффициенты обнулились или какие утеряны управляющие воздействия - невозможно воспроизвести (ставшие в этом случае критически важными) начальные условия

Периодичность процесса в ТАР - это хотя бы один факт смены знака координаты. "От нейтрали обратно через нейтраль" - уже периодический процесс.

[Ded]

Feol пишет:

Ded пишет:

Aleks1961 пишет:

m-s Gelezniak пишет:

Aleks1961 пишет:
Невыставленная "задержка реакции" привела бы к автоколебаниям, но не с возрастающей амплитудой, если только не на резонансной частоте объекта управления. Где то так в ТАУ.

Aвтоколебaтельный процесс и хaрaктеризуется зaдержкой в отрицaтельной обрaтной связи.

Для уменьшения автоколебательных процессов и увеличения устойчивости "загрубляют" скорость реакцию СУ на внешние воздействия и программу управления, но до определенного уровня. Каждый объект требует индивидуального подхода, но РКН "Протон М" уж больно глубоко серийный объект и динамика полета должна быть изучена вдоль и поперек.

Простите, не понял.

"Загрубляют" - это исключение малых воздействий?

Вероятно, имеется ввиду то, что, если уменьшить интенсивность, "усердие" , с которым СУ борется с возникшим отклонением (допустим, вариант 1: если отклонение 2 градуса, то рули отклоняем на 1 градус, вариант 2: если отклонение 2 градуса, то рули отклоняем на 0.5 градуса - "усердие" в 2 раза ниже ), то в статике падает точность (при постоянном возмущении), но в динамике всегда растёт запас устойчивости и улучшаются (в каком-то смысле (кто знает ТАР, до того предела, когда "вялость системы" ). Другой метод повышения статической точности - введение интеграла (интеграла от интеграла и т. д.) в закон управления еще хуже влияет на динамику. Но зато в статике теоретически можно получить бесконечно малую (!) ошибку. Но, повторюсь, динамические проблемы такие, что в реальности трудно, часто ну его нафиг. В общем, суть в том, что в ТАР существует фундаментальное противоречие между точностью и динамическими характеристиками систем управления с отрицательной обратной связью. Это сложный компромисс, как обеспечить и то и другое. Там много методов, очень многое зависит от постановки задачи, от интуиции и предпочтений разработчиков и т. п. Это очень большая тема.

Так или иначе, конкретно в этой теме важно одно - разработчики Протона-М как типа ракеты носителя полностью справились с этой задачей с первого раза. В данном случае, проблему поимело конкретное изделие (!)

Имеется в виду другое.

[m-s Gelezniak]

Feol пишет:

GaryN пишет:

Feol пишет:

GaryN пишет:
Feol пишет:

Aleks1961 пишет:
Очень похоже на замену ООС (отрицательная обратная связь) на ПОС (положительную) в каналах (канале?) управления СУ

Совершенно верно.
версия хорошо проверяется моделированием

гораздо более вероятен (чем смена знака ОС) разрыв ОС вообще
который не моделируется

В условиях отсутствия ОС невозможно возникновение колебательного (как незатухающего, так и затухающего) переходного процесса. только апериодический.

Прекрасно моделируется.

степень периодичности процесса ввиду недостаточного времени его развития определить не предствляется возможным

разрыв петли ОС возможен в разных точках и в разное время
и даже если известно когда и какие датчики отвалились, какие коэффициенты обнулились или какие утеряны управляющие воздействия - невозможно воспроизвести (ставшие в этом случае критически важными) начальные условия

Периодичность процесса в ТАР - это хотя бы один факт смены знака координаты. "От нейтрали обратно через нейтраль" - уже периодический процесс.

Я хотел "пройтись" по этому вопросу. Но поленился - кaюсь.
Переход через "ноль" кaнaлов тaнгaжa и рыскaнья  в дaнном случaе невозможны. Тaк кaк для этого нaдо иметь крен более 90 гр., a это выход нa aвaрию по кaнaлу кренa и блокировкa. Обычно выствление отклонения векорa тяги в "ноль". 

[Ded]

Aleks1961 пишет:

Ded пишет:
 Aleks1961

Да,Вы правы, и это было сделано ранее. А в данном случае...

 С моей точки зрения СУ "ломала дрова".

Углубим ВЕРСИЮ - коэффициенты вариационной части СПО стабилизации РКН на начальном участке полета?

Пас

Я не динамик, но визуально... Как Вы смотрите на отказ какого-нибудь реле или клапана?

И никакой "вариационной части СПО стабилизации".

[Bell]

Ded пишет:
Как Вы смотрите на отказ какого-нибудь реле или клапана?

тупо отказал гироинтегратор.

- вовочка, зачем ты ударил васечку кирпичом по голове?
- я больше не будуууууу! ((((((
- а больше и не надо...

[Feol]

m-s Gelezniak пишет:

Feol пишет:

GaryN пишет:

Feol пишет:

GaryN пишет:
Feol пишет:

Aleks1961 пишет:
Очень похоже на замену ООС (отрицательная обратная связь) на ПОС (положительную) в каналах (канале?) управления СУ

Совершенно верно.
версия хорошо проверяется моделированием

гораздо более вероятен (чем смена знака ОС) разрыв ОС вообще
который не моделируется

В условиях отсутствия ОС невозможно возникновение колебательного (как незатухающего, так и затухающего) переходного процесса. только апериодический.

Прекрасно моделируется.

степень периодичности процесса ввиду недостаточного времени его развития определить не предствляется возможным

разрыв петли ОС возможен в разных точках и в разное время
и даже если известно когда и какие датчики отвалились, какие коэффициенты обнулились или какие утеряны управляющие воздействия - невозможно воспроизвести (ставшие в этом случае критически важными) начальные условия

Периодичность процесса в ТАР - это хотя бы один факт смены знака координаты. "От нейтрали обратно через нейтраль" - уже периодический процесс.

Я хотел "пройтись" по этому вопросу. Но поленился - кaюсь.
Переход через "ноль" кaнaлов тaнгaжa и рыскaнья в дaнном случaе невозможны. Тaк кaк для этого нaдо иметь крен более 90 гр., a это выход нa aвaрию по кaнaлу кренa и блокировкa. Обычно выствление отклонения векорa тяги в "ноль".

Нет нет, про периодичность это речь не про тот ноль. Не про кинематику углов Эйлера. Речь с чисто с ТАРовской точки зрения, ноль рассогласования. На момент перехода одного заклона в другой нулевым (нейтральным) положением для нашего визуального анализа вполне можно принять вертикальное положение ракеты. Чистый ТАР, он ведь на этапе анализа динамики одинаков, что ракета, что спутник, что электронный усилитель и т. п. Но на самом деле, периодичность интуитивно совершенно очевидное понятие по любому графику - суть в том, что необязательно видеть длинную явную синусоиду для периодичности процесса. Достаточен повторный переход "графика" через ноль. И за этим сразу нужно искать явную или неявную (внутренние свойства объекта управления) обратную связь. А если процесс апериодический расходящийся, система достаточно линейная и в графике (функии переходного процесса) "видна" экспонента, то в системе тоже есть обратная связь - положительная. Но, возможно и весьма вероятно, что не только она.

[Feol]

Bell пишет:

Ded пишет:
Как Вы смотрите на отказ какого-нибудь реле или клапана?

тупо отказал гироинтегратор.

- вовочка, зачем ты ударил васечку кирпичом по голове?
- я больше не будуууууу! ((((((
- а больше и не надо...

Очень может быть. Или неправильный монтаж (перепут положения, подключения). Или что-то подобное с иным прибором. Но не реле и не клапан.

Кстати, когда на Молнии-3К ПОС установили с ошибкой в 120 град., то довольно долго, с недельку наверное, по картинке координат Солнца с него всё выглядело настолько запутано (по отношению к правильно установленнуму ПОСу и др. приборам), что почти реально реально обсуждали уже версию, что, может, этот прибор отвалился вообще от корпуса и болтается на проводе, как попало  

[GaryN]

Feol пишет:
Нет нет, речь не про тот ноль. Не про кинематику углов Эйлера. Речь с чисто с ТАРовской точки зрения, ноль рассогласования. На момент перехода одного заклона в другой нулевым (нейтральным) положением для нашего визуального анализа вполне можно принять вертикальное положение ракеты. Чистый ТАР, он ведь на этапе анализа динамики одинаков, что ракета, что спутник, что электронный усилитель и т. п. Но на самом деле, периодичность интуитивно совершенно очевидное понятие по любому графику - суть в том, что необязательно видеть длинную явную синусоиду для периодичности процесса. Достаточен повторный переход "графика" через ноль. И за этим сразу нужно искать явную или неявную (внутренние свойства объекта управления) обратную связь. Если процесс апериодический расходящийся, система достаточно линейная и в графике (функии переходного процесса) "видна" экспонента, то в системе тоже есть обратная связь - положительная.

это понятно и безусловно верно
но только как "простой" частный, хрестоматийный случай
например, для наблюдаемого пуска, это неверно в случае, если переходы через нейтраль вызваны разными (разной природы) причинами:
первый - начальными условиями (при отрыве ракете придан вращательный момент), второй - "работой" СУ
(других переходов, увы, уже не было)

[Чуи]

m-s Gelezniak пишет:
Переход через "ноль" кaнaлов тaнгaжa и рыскaнья в дaнном случaе невозможны. Тaк кaк для этого нaдо иметь крен более 90 гр., a это выход нa aвaрию по кaнaлу кренa и блокировкa. Обычно выствление отклонения векорa тяги в "ноль".

  "Ноль" по тангажу и рысканию совпадает с продольной осью ракеты. Кто там чего не перешел? Вокруг ноля и болтались.


P.S.:

[Вадим Семенов]

Простым неправильным прикручиванием гироскопов/перепутом кабелей объяснить колебания трудно. В этом случае было бы постоянно возрастающее отклонение в одну и ту же сторону. Допустим, возникло небольшое отклонение вправо. Гироскоп показывает отклонение влево. СУ стремится повернуть вправо - наклон еще больше увеличивается, гироскоп показывает большее отклонение влево. И так далее до втыкания в землю.

Что если предположить следующее (разумеется, пососав палец). Предположим, один из двигателей по какой то причине отклонился вбок и там залип. Допустим, самый дальний от наблюдателя. Поскольку двигатели находятся сбоку он создает два момента: по рысканью и по крену. По рысканью плечо силы (расстояние до ЦМ) больше, поэтому закручивание происходит быстрее. СУ видит отклонение по рысканью и компенсирует его поворотом остальных двигателей. И все бы хорошо, но вращение по крену потихонику продолжается и Протон поворачивает на 180 вокруг своей оси. Теперь неиспоавный двигатель становится ближним, а момент по рысканью направлен в другую сторону и складывается с моментом остальных двигателей. Происходит более сильный кивок в противоположную сторону. СУ с еще большим размахом отклоняет прочие двигатели в другую сторону. Но вращение вокруг оси продолжается и через 180 градусов момент неисправного двигателя опять сонаправлен теперь уже с еще большим управляющим моментом. И так далее по нарастающей.

Ну это упрощенное описание, для большей ясности. Там еще и момент по тангажу должен возникать (при повороте на 90 градусов), т.е. тракетория больше похожа на раскучивающуюся спираль. Но наблюдатель видит проекцию этой спирали, то есть колебания вправо-влево.

[TAU]

Feol пишет:

Увы, у нас в космической отрасли здравый смысл - не аргумент.

А не у нас? Аварию Челленджера помните? А ведь был человек со здравым смыслом, предупреждал... Не послушали его.

[Feol]

Вадим Семенов пишет:
Простым неправильным прикручиванием гироскопов/перепутом кабелей объяснить колебания трудно. В этом случае было бы постоянно возрастающее отклонение в одну и ту же сторону. ...

Не забывайте про обязательно присутствующий скоростной канал..

[Вадим Семенов]

Какую роль в этм может сыграть скоростной канал? Поясните подробнее, пожалуйста.

[maxis]

Цитата
Bell пишет:
Цитата
Ded пишет:
Как Вы смотрите на отказ какого-нибудь реле или клапана?
тупо отказал гироинтегратор.
 
- вовочка, зачем ты ударил васечку кирпичом по голове?
- я больше не будуууууу! ((((((
- а больше и не надо...
Очень может быть. Или неправильный монтаж (перепут положения, подключения). Или что-то подобное с иным прибором. Но не реле и не клапан.
 
Кстати, когда на Молнии-3К ПОС установили с ошибкой в 120 град., то довольно долго, с недельку наверное, по картинке координат Солнца с него всё выглядело настолько запутано (по отношению к правильно установленнуму ПОСу и др. приборам), что почти реально реально обсуждали уже версию, что, может, этот прибор отвалился вообще от корпуса и болтается на проводе, как попало smile:D

Вопрос:
- СУ Протона-М сколько альтернативных законов управления обрабатывает? Один, с резервированием сенсоров или несколько на случай катастрофических отказов? Неужели неправильно установленный гироинтегратор и расхождение во времени на 0.5 сек смогли развалить контроллер, чтобы он начал увод/АВД предположительно исправного РН?
- Можно ли представить, что при отказе акселерометров/гироскопов СУ Протона-М сможет диагностировать и игнорировать отказавшие сенсоры основываясь на известной динамической модели РН?  
Подскажите, если возможно, сколько нитей альтернативных алгоритмов управления тащит ОС РВ СУ?
- Было также сказано, что алгоритмы постоянно переписываются под каждый пуск. Может быть меняются только лишь параметры мат модели, но не алгоритмы)?

Пример из другой области (где работал): СУ двигателей внутреннего сгорания (ECU) BOSCH/DENSO/Magnetti Marelli для автомобилей выше класса A/B с середины 90-х выполняют  контроль сходимости закона управления в РВ методом сопоставления результатов с динамической моделью. В случае обнаружения катастрофической ошибки одного или нескольких сенсоров, СУ динамически переходит на альтернативный закон управления. При этом "дефективный" сенсор заменяется моделью (state observer). Эта модель сенсора (X state observer) динамическая и постоянно адаптируется под текущие условия (достигается статистическим анализом, FUZZY LOGIC ...  по вкусу разработчиков).  Интересно то, что сенсор не исключается навсегда из системы управления а только на время пока его показания выходят за допуски.
NRE (non-recurring engineering) такой СУ с нуля (есть задел в алгоритмах и мат моделях ДВС) в среднем обходится фирме в 20-30 млн долларов на НИРОКР и около 10 млн долларов при разработки набора ИМС для новой платформы.

Интересно, учитывая однократные затраты на разработку СУ сабжа при известной динамики самого РН, сколько аварийных ситуаций было заложено в математику?

[Feol]

Чуи пишет:

m-s Gelezniak пишет:
Переход через "ноль" кaнaлов тaнгaжa и рыскaнья в дaнном случaе невозможны. Тaк кaк для этого нaдо иметь крен более 90 гр., a это выход нa aвaрию по кaнaлу кренa и блокировкa. Обычно выствление отклонения векорa тяги в "ноль".

 "Ноль" по тангажу и рысканию совпадает с продольной осью ракеты. Кто там чего не перешел? Вокруг ноля и болтались.


P.S.:
 

Хороший график - чистый ТАР. Вполне видится перепут знаков по скорости в канале крена (вращения) и в одном из поперечных (рысканье/тангаж). Предвосхищая вопрос, почему по одному каналу уход периодический, а по другому апериодический:
Допустим, есть закон управления:
по каналу 1: u1 = x1*10 + dx1*20
по каналу 2: u2 = x2*10 + dx2*100
где:
x1, x2 - координата (рассогласование) по каналам 1, 2
dx1, dx2 - производная (скорость) координаты (рассогласования) по каналам 1, 2
u1, u2 - управляющее воздействие.

Видно, что в первом канале коэффициенты при координате и скорости отличаются в 2 раза (10 и 20), во втором канале в 10 раз (10 и 100). То есть, кто не знаком с ТАРом, тут важно увидеть возможность разного соотношения "дозы" скорости и "дозы" координаты. Этого разного соотношения достаточно для того, чтобы при перепуте знака скорости в одном канале получить апериодический, а в другом периодический расходящийся процесс. Вероятность апериодического ухода в примере больше для канала 2.

Скорее всего, запас устойчивости СУ по крену (вращению) при прочих равных намного меньше сам по себе, чем по тангажу/рысканью, т. к. там намного меньший момент инерции объекта управления при примерно равных динамических характеристиках контура управления (измерительных устройств, вычислительной машины, исполнительных органов). Отсюда вероятны бОльшие относительные величины ввода демпфирования именно по крену и больше вероятность апериодического ухода, что и наблюдалось.

Причина аварии установлена однозначно (для меня лично и на данный момент времени    ) - перепут знака по скорости в канале крена (вращения) и по одному из поперечных (рысканью/тангажу) из-за ошибочной установки или коммутации датчиков угловых скоростей (как бы они в реальности не назывались).

[Feol]

Вадим Семенов пишет:
Какую роль в этм может сыграть скоростной канал? Поясните подробнее, пожалуйста.

При вполне правильной обработке координаты, потеря данных о скорости изменения координаты (просто на вход, например, из-за отказа ДУСа, стал поступать 0 всегда) введёт систему (при отсутствии или слабом естественном демпфировании (не в вязкой жидкости, например) и при наличии любой минимальной инерционности в контуре управления (с т. зрения ТАР, я этими оговорками исключаю получение т. н. консервативного звена) в колебательный расходящийся переходный процесс. В реальности, мысленно понижая коэффициент по скорости (допустим, делим показания ДУСА на 2, на 3, на 4 и т. п.) мы рано или поздно нащупаем ту грань потери устойчивости. Поменяв знак скорости на обратный и начав увеличивать в мысленном эксперименте коэффициент обратно, будем видеть, как всё быстрее будет расходиться колебательный процесс, за всё меньшее число колебаний, пока не превратится в апериодический уход.

На практике нужно учитывать, что в реальности в законы управления часто вводят интегралы рассогласования, что-то еще, могут быть составляющие вообще считаемые по методу компенсации, а не обратной связи и т. п. Но, как минимум, для управления нужны 2 величины: координата и скорость. Только по координате устойчивого управления не получится при отсутствии естественной существенно демпфирующей среды. Правда, иногда измеренную координату можно дифференцировать аппаратно или в выч. машине. Если проходит по шумам и запаздыванию (дифференцирование крайне неприятное дело в этом смысле), то будет работать. Это позволяет отказаться от физического измерения скорости. На тех же Глонассах-М, например, так и сделано. ДУСы там штатно выключены. Разные замысловатые древние релейные схемы "как бы без скорости" тоже всегда, тем не менее, фактически выполняют неявное дифференцирование в том или ином его упрощенном и усеченном виде.

[bavv]

Рогозин: Цепочка производства разбившегося «Протона» будет проверена

9 июля 2013, 00::20
Специальная группа проведет проверку всей технологической цепочки изготовления ракеты-носителя «Протон-М», которая упала в первую минуту после старта второго июля, заявил в понедельник вице-премьер России Дмитрий Рогозин.

Спойлер

Как отметил вице-премьер, специалисты Центра им. Хруничева (предприятия-изготовителя ракет) участвовать в работе спецгруппы не будут несмотря на то, что группа будет создана на базе Центра, передает РИА «Новости».

«Мы создаем сейчас технологическую инспекторскую группу, которая будет состоять не из специалистов Центра им. Хруничева, (а из специалистов) других космических предприятий, которые не связаны с причинами аварии (ракеты «Протон»). Они будут проверять всю технологическую цепь, весь ход регламентных работ на предприятии (в Центре им. Хруничева) по изготовлению этой ракеты», - сказал Рогозин в эфире «Эха Москвы».

По его словам, разбившаяся ракета была построена в ноябре 2011 года, и примерно год назад ее привезли на космодром «Байконур».

На прошлой неделе ракета с тремя российскими навигационными космическими аппаратами «Глонасс-М» упала на космодроме Байконур на первой минуте старта. Данные телеметрии по аварии «Протона-М» уже расшифрованы. Комиссия по расследованию ЧП сможет назвать причины аварии до конца июля. На данный момент известно, что ракета стартовала на 0,4 секунды раньше запланированного.

Производство разбившейся ракеты-носителя и трех спутников, а также организация их запуска обошлись примерно в 4,4 млрд рублей. Ответственность перед третьими лицами по запуску ракеты-носителя «Протон-М» была застрахована »Русским страховым центром» на 6 млрд рублей.

Наиболее вероятной причиной падения ракеты-носителя специалисты считают отказ системы управления.

[свернуть]