Hi, welche Regler wird denn in den Raketen von SpaceX verwendet? Also mich interessiert es wie es SpaceX schafft die Raketen zo zu steuern dass diese aufrecht an an einer genau definierten Stelle landen können. Wird da ein PID Regler verwendet oder benötigt man da Nichtlineare Regler? Danke
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Schau dir in der Literatur die netten Dinge an die „nach“ mimo-statespace kommen..
Johannes N. schrieb: > welche Regler wird denn in den Raketen von SpaceX verwendet Sicher mehr als einer. Was denkst du, wie viele Experten für Raketenbau hier vertreten sind?
Johannes N. schrieb: > Hi, > > welche Regler wird denn in den Raketen von SpaceX verwendet? Also mich > interessiert es wie es SpaceX schafft die Raketen zo zu steuern dass > diese aufrecht an an einer genau definierten Stelle landen können. Wird > da ein PID Regler verwendet oder benötigt man da Nichtlineare Regler? > Danke So einfach ist das nicht. Warum denkst du existiert der Begriff "Raketenwissenschaft"?
Moin, Vielleicht erstmal gucken, wie das Mischgeraet in der A4 geregelt hat; dann weiter forschen Richtung SpaceX... Gruss WK
Für Grundlagen empfehle ich Föllinger: "Regelungstechnik", und dann vieleicht "Identifikation dynamischer Systeme", und/oder Bücher zur Vertiefung digitaler Regelalgorithmen. "Theorie statistischer Signale" passt zwar nicht ganz ist aber nicht verkehrt zur Ergänzung. Zu meiner Zeit gab es da ein 3 Jahre Regelstudienzeit dauernde Vertiefung nach dem Vordiplom. Aber vieleicht findet sich jemand der das in ein 20 Zeilen Forumsbeitrag eindampfen kann :-)
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Das ist einfacher als man denkt. Bei der Landung ist die Nutzlast abgetrennt, der Tank ist fast leer, und somit liegt der Schwerpunkt ganz unten im Triebwerk. Der Raketenkörper selber ist in Leichtbauweise gefertigt und hat nur eine relativ geringe Massenträgheit. Somit ist praktisch nur eine fast punktförmige Masse zu steuern und das ist leicht regelbar.
Fruchtgurke schrieb: > Das ist einfacher als man denkt. Bei der Landung ist die Nutzlast > abgetrennt, der Tank ist fast leer, und somit liegt der Schwerpunkt ganz > unten im Triebwerk. Der Raketenkörper selber ist in Leichtbauweise > gefertigt und hat nur eine relativ geringe Massenträgheit. Somit ist > praktisch nur eine fast punktförmige Masse zu steuern und das ist leicht > regelbar. Und weil es so einfach ist haben die Leute von spaceX die ersten Booster just for fun bei der Landung zerstört, nicht wahr?
Magnus M. schrieb: > Und weil es so einfach ist haben die Leute von spaceX die ersten Booster > just for fun bei der Landung zerstört, nicht wahr? Dem TO ging es bei seiner Frage um den Regelalgorithmus, nicht um die praktische Umsetzung im Gesamtsystem. Wenn die Ventile für die Treibstoffe nicht schnell genug reagieren oder gar der Tank zu früh leer ist, crasht die Rakete auch. Das hat aber nix mit der Regelung an sich zu tun 😎
Hier sind einige Details erläutert: https://qz.com/915702/the-spacex-falcon-9-rocket-you-see-landing-on-earth-is-really-a-sophisticated-flying-robot/ ... und wie ich bereits geschrieben hatte: die Crashs bei den ersten Landungen hatten nix mit der Regelung zu tun (siehe verlinkter Artikel).
Nun, Regler für Raumschiffe gibts bestimmt auch bald beim freundlichen Chinamann für 3,99 EURO.
Fruchtgurke schrieb: > und wie ich bereits geschrieben hatte: die Crashs bei den ersten > Landungen hatten nix mit der Regelung zu tun Ach komm; einfach ignorieren hier, die ganzen Kaschber – immer dran denken, das Forum hier ist das Äquivalent zum Ca$in0 für die Leute, die ihren Hartz-Regelsatz diesen Monat schon verbraucht haben. Muss man sich mal klar machen: Da behauptet der Kaschber, nur, weil die Entwicklung eines Teils eines Gesamtsystems als "leicht" bezeichnet wird, heißt das automatisch, dass der erste Test des Gesamtsystems problemlos und erfolgreich verlaufen muss. Kann man sich nur noch an den Kopf fassen bei der "Logik" hier.
Johannes N. schrieb: > welche Regler wird denn in den Raketen von SpaceX verwendet? Also mich > interessiert es wie es SpaceX schafft die Raketen zo zu steuern dass > diese aufrecht an an einer genau definierten Stelle landen können. Mindestens 2: einer sorgt dafür, dass die richtige Position erreicht wird. Also im Grunde ein dreidimensionaler Lageregler. Und ein weiterer Winkelregler sorgt dafür, dass dann die Spitze oben ist. Gleich darunter sind natürlich viele andere Regler am Werk, die andere Teilaufgabe erledigen. Fruchtgurke schrieb: > Crashs bei den ersten Landungen hatten nix mit der Regelung zu tun Nein, halt nur damit, dass die Regler ihre Arbeit nicht mehr zur allseitigen Zufriedenheit erledigen konnten.
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First things first. Zuerst muss man das Ding mal in die Luft, bzw. Richtung Vakuum bekommen. https://youtu.be/O8Tdm797BzM?t=5605 Merke, das spitze Ende muss unter allen Umständen nach oben und das heiße Ende nach unten zeigen.
Fruchtgurke schrieb: > Wenn die Ventile für die Treibstoffe nicht schnell genug > reagieren oder gar der Tank zu früh leer ist, crasht die > Rakete auch. Das hat aber nix mit der Regelung an sich zu tun Aber sicher doch gehören diese Faktoren zur Regelungstechnik dazu. Du kannst die Regelung niemals lösgelöst vom Fahr/Flug-Zeug betrachten. Siehe "Mercedes Elchtest". Nachdem sie die Regelung an das Fahrzeug anpassten, wurde der Wagen verkaufsfähig - bis heute.
Fruchtgurke schrieb: > Das ist einfacher als man denkt. Bei der Landung ist die Nutzlast > abgetrennt, der Tank ist fast leer, und somit liegt der Schwerpunkt ganz > unten im Triebwerk. Der Raketenkörper selber ist in Leichtbauweise > gefertigt und hat nur eine relativ geringe Massenträgheit. Somit ist > praktisch nur eine fast punktförmige Masse zu steuern und das ist leicht > regelbar. Gerade die Lageregelung einer punktförmigen Masse dürfte eher schwerer sein als die einer noch vollen Rakete, da dabei die Massenträgheit vor/über dem Schwerpunkt fehlt. Siehe umgekehrtes Pendel.
Cyblord -. schrieb: > So einfach ist das nicht. Warum denkst du existiert der Begriff > "Raketenwissenschaft"? Das glaube ich wohl. Und frage mich, wie Raketen in den Anfängen gesteuert wurden ohne Mikrocontroller. Immerhin ist schon Juri Gagarin Anfang der 60er Jahre heil zur Erde zurückgekehrt. Und vorher wurden bereits Viecher in den Weltraum geschossen. Waren diese Raketen auch schon elektronisch gesteuert?
Moin, Rainer Z. schrieb: > Waren diese Raketen auch > schon elektronisch gesteuert? Schreib' ich chinesisch? Dergute W. schrieb: > Vielleicht erstmal gucken, wie das Mischgeraet in der A4 geregelt hat; > dann weiter forschen Richtung SpaceX... Gruss WK
Stefan ⛄ F. schrieb: > Fruchtgurke schrieb: >> Wenn die Ventile für die Treibstoffe nicht schnell genug >> reagieren oder gar der Tank zu früh leer ist, crasht die >> Rakete auch. Das hat aber nix mit der Regelung an sich zu tun > > Aber sicher doch gehören diese Faktoren zur Regelungstechnik dazu. Du > kannst die Regelung niemals lösgelöst vom Fahr/Flug-Zeug betrachten. > > Siehe "Mercedes Elchtest". Nachdem sie die Regelung an das Fahrzeug > anpassten, wurde der Wagen verkaufsfähig - bis heute. Genau. Ventile die nicht schnell genug reagieren sind als wesentlicher Teil der Regelstrecke (Stichwort: Totzeit) zu brtrachten. Und genau die Totzeiten machen es einem einfachen Regler schwer. Ich nehme auch an, solche Regler arbeiten auch meist mit einem Modell der (Mehrgrößen-)Regelstrecke und versuchen zu jedem Zeitpunkt die Steuerbarkeit maximal zu halten indem sie eine Prognose der Regelgrößen berechnen und daraus die am besten geeignete berechnen. Das macht der PID nicht. Der nimmt eine einfache Regelstrecke 1. Ordnung ohne Totzeiten an. Vor vielen Jahren hatte ich mal eine Habilitationsschrift eines Mathematikers der TU München gelesen, der in den 1970er den Wiedereintritt eines Space-Shuttles untersucht hat. Da ging es auch darum die Steuerbarkeit zu erhalten - und gleichzeitig dafür zu sorgen dass der Flugkörper nicht überhitzt. D.h. Regelung mit Randbedingungen ist noch komplexer. Ein einfacher PID reicht da nicht. Hier kann man (sofern Student) das anscheinend am Beispiel eines Hubschraubers lernen: https://www.asg.ed.tum.de/ht/lehre/lehrveranstaltungen-wintersemester/hubschrauber-flugmechanik-und-flugregelung/ > Die Vorlesung soll dem Studenten das Verständnis für das physikalische Prinzip der Entstehung der am Hubschrauber wirkenden Kräfte und Momente vermitteln, die die Flugeigenschaften, also die Stabilität, die Steuerbarkeit und das Störverhalten des Hubschraubers bestimmen. Die Kenntnis der Regelstrecke und das Verständnis für die Funktion der Regelstrecke sind Voraussetzungen für die Auslegung eines Reglers, dessen Aufgabe es ist, die Flugeigenschaften zu verbessern. Die durch die Vorlesung erworbenen Kenntnisse auf dem Gebiet Hubschrauber- Dynamik, -Steuerung und -Regelung bilden eine Grundlage für das weitere Studium der Hubschraubertechnik. Ähnliches wird wohl auch irgendwo für landende Raketen zu lernen sein.
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Fruchtgurke schrieb: > Das ist einfacher als man denkt. Ah, Experten anwesend... Das ist nämlich so Pipi-einfach, dass vor SpaceX es einfach niemand gemacht hat. Hat sich keiner dafür interessiert, weil es so unendlich einfach ist. War jedem einfach zu langweilig. Wollten alle nur die komplizierten Lösungen machen, z.B. kompliziert zur Erde zurückfallen lassen, am besten ins Meer... > Bei der Landung ist die Nutzlast abgetrennt, > der Tank ist fast leer, Ah... Sind halt zwei Tanks. Einmal Brennstoff, einmal flüssiger Sauerstoff. Dazu noch die ganzen anderen Betriebsstoffe. Sind ja aber nur unwichtige Details... > und somit liegt der Schwerpunkt ganz > unten im Triebwerk. Der Raketenkörper selber ist in Leichtbauweise > gefertigt und hat nur eine relativ geringe Massenträgheit. Die trockene 1. Stufe, ohne Adapter, wiegt etwa 16 Tonnen inklusive der 9 Triebwerke. Ein Triebwerk wiegt etwa eine halbe Tonne. D.h. beim Landen macht die Triebwerksektion gerade mal etwa 1/4 der Gesamtmasse aus... Kann man als Experte schon mal übersehen... > Somit ist praktisch nur eine fast punktförmige Masse zu steuern > und das ist leicht regelbar. Ach? Was gibt es denn noch außer dem Schwerpunkt? Schwerlinien? Schwerflächen? Oder gar Schwervolumen? Das ist ja eine tolle Physik! Kannst Du Experte mehr darüber erzählen?
Rainer Z. schrieb: > Das glaube ich wohl. Und frage mich, wie Raketen in den Anfängen > gesteuert wurden ohne Mikrocontroller. Schon die V2 war eine technische Meisterleistung. Mit Gyro und Analogrechner drin. Kann man aber alles en Detail im Netz nachlesen.
Nikolaus S. schrieb: > Ein einfacher PID reicht da nicht. Genau das lernt man praktisch am Asuro oder NiboBee.
Fruchtgurke schrieb: > Somit ist praktisch nur eine fast punktförmige Masse zu steuern > und das ist leicht regelbar. Wenn diese angenommene punktförmige Masse denn an allen Seiten eine beliebig ausdauernde Kraftquelle hätte. Es gibt übrigens unzählige Möglichkeiten, diese punktförmige Masse an die richtige Stelle (ein paar Meter über dem Landepad) zu platzieren, allerdings kommt es dann darauf an, dass in diesem kurzen Augenblick die Triebwerke unten und die Spitze oben sind. Und zwar bis auf wenige Bruchteile eines Grads genau. Das ist es, was die Sache etwas verkompliziert.
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Hier sind ja wieder alle Regelungstechnikexperten vereint. Da wird entweder ein LQR, H-infty oder MPC laufen. Ich tippe auf H-infty
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