[原创]挑战技术极限——微型制导火箭DIY

作者

15年6个月前 IP:未同步

272308

2楼

导弹=火箭+制导系统+战斗部

火箭部分弹体弹翼和发动机在这里已经有很多人研究讨论过了,
本实验的目的只是探讨DIY微型制导系统的可行性,
而不是用于杀伤目的,
因此战斗部也省去,
考虑到实验效果,
可改成配重,降落伞或发烟装置等.

本文重点在于讨论微型制导系统的设计与实现过程.

首先选择制导方式,
最容易实现微型化的导引方式应该是激光制导,
如图:

[待续]

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trample

15年6个月前 IP:未同步

272309

3楼

燃料是什么？...............这才是关键先飞起来再谈论制导

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stitch

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272310

4楼

[s:245] 制导思路……竟然和我的一样！？

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作者

15年6个月前 IP:未同步

272311

5楼

接下来设计一种弹径20~25mm,弹长25mm~350mm的微型导弹,
如图:

[待续]

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stitch

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272312

6楼

另：

楼主！加上学分吧，以免被ZD、JD、FLG份子学去！

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272313

7楼

要么红外，要么激光制导
大家先搞定红外再说
我的方案是这样
红外光敏三极管分布：
    A
B     C
    D
用运放放大A,B,C,D的信号，然后计算出E=（A-D）和F=（B-C），将E，F作为误差送入PID（比例-积分-微分）调节器，将输出作为舵机的控制信号，就是Kp，Ki，Kd这几个调节参数难以调节。可能要用到模拟软件。
为了实验方便，我们可以使用单片机做控制，以方便调试，量产时用LM324×2+SG3525×2

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272314

8楼

引用第3楼化学diy于2009-08-20 13:44发表的 :
燃料是什么？...............这才是关键先飞起来再谈论制导

当然飞得起来,
玩了N年自制火箭,
这个不是问题...

参见1楼...

火箭部分弹体弹翼和发动机在这里已经有很多人研究讨论过了,
本实验的目的只是探讨DIY微型制导系统的可行性,...

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神武老大2

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272315

9楼

大哥，这是原创？？我见过了！自己承认错误！

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272316

10楼

引用第7楼warmonkey于2009-08-20 13:54发表的 :
要么红外，要么激光制导
大家先搞定红外再说
我的方案是这样
红外光敏三极管分布：
A
.......

先等下再讨论...
用光敏三极管太落伍了,
最差也要用象限传感器(类似CD机中的光敏元件)

我选用的是CMOS摄像机

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272317

11楼

引用第9楼神武老大2于2009-08-20 13:56发表的 :
大哥，这是原创？？我见过了！自己承认错误！

当然是原创
你见过也是我发的
我首发在VBGood论坛...
图是20天前画的

先不讨论,继续发...

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272318

12楼

这个结构就是CD机用的传感器
CMOS摄像机反应速度慢，帧率超过60fps的太难找，而且图像处理器太昂贵，不要告诉我用TI的TMS系列DSP，那东西要200多一片

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272319

13楼

晚些再讨论,继续发...

[待续]

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272320

14楼

个人觉得简便的制导方式是瞄准线半主动制导
不知你的激光制导以何种方式实现，一般说来无论何种制导方式，弹体姿态控制是必需的
而你的弹径又很小，舵机这块就会很麻烦
如果对制导感兴趣，应该先用改装模型飞机进行低速时的实验，看效果如何

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272321

15楼

求lz QQ
另：DSP运算能力差，不能和电脑相比，至少要用C+定点模拟浮点运算才能有像样的效率

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272322

16楼

卧槽，回得好快啊
CMOS摄像元件有100FPS的,320*240

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272323

17楼

建议滤光在传感器上做，我们能找到透明头锥就不错了

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272324

18楼

继续:

引用第14楼adeng2002于2009-08-20 14:06发表的 :
个人觉得简便的制导方式是瞄准线半主动制导
不知你的激光制导以何种方式实现，一般说来无论何种制导方式，弹体姿态控制是必需的
而你的弹径又很小，舵机这块就会很麻烦
如果对制导感兴趣，应该先用改装模型飞机进行低速时的实验，看效果如何

好的,现在就来说说舵机,
原打算采用航模用的9克舵机,
可是4个舵机加起来就接近30克,
太重了,
于是自己设计一个带反馈的4联装分控舵机,
如图:

图中画得太过简单,
齿轮组的减速比不够,
实际上还要更复杂些,
近期准备完善一下.

[待续]

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272325

19楼

你的DSP不一定跟得上速度，100FPS就要10ms内处理一帧，
而TMS系的DSP把热电偶两端的电压换成温度，计算一次都要1-3ms
用摄像头就变成电视制导了，实在强悍……
控制考虑PID，这种方式能适合大部分系统，如果加上测距，则可把Kd和目标距离关联起来，以防目标加速向导弹冲去时，导弹在错过的一瞬间不能及时响应
只要加入输出限幅环节，就可以保证火箭姿态不会出现异常

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272326

20楼

我手机上网，图片看不清楚
其实简单的控制的话可以用继电舵机，做简单的乒乓（开关）控制，无需对舵机进行连续角度控制

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93°

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272327

21楼

100FPS,电视制导除非是intel xeon+4线程运算，不然跟不上

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272328

22楼

可以考虑20楼的方式，因为实际物体有惯性，对于脉冲输入信号有滤波器的效果
但要注意不要引起震荡了

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272329

23楼

继续:
以下是器件选择:
与首发重复的部分就直接引用了,
新增部分另行补上.

一、推进系统
火箭发动机：
火箭发动机可以采用国内专业厂家生产的模型火箭发动机，
这种发动机安全性高，但推力不大，当然也可以自制，
但由于比较危险，并且很多原料都是危险品，因此制作方法在这里不讨论。

二、制导系统
制导系统主要由光路系统和控制电路、电源和执行机构组成。
光路系统包括主要由光路元件如红外滤光罩、菲涅尔透镜和光学镜头组等，还包括感光器件，如CCD感光阵列。
菲涅尔透镜：

至于要不要用菲涅尔透镜及其效果还需要用实验证明.

此外,关于楼上所提到"透光头锥"的问题,
由于CMOS器件对红外光敏感,
而红外线穿透某些对可见光"不透明"的塑料的能力很强,
因此应该采用一般的塑料做头锥应该比较容易实现.
具体实验大家可以用电视遥控器隔着塑料片对电脑摄像头发射,
看屏幕上的反应即可验证不同材料的红外透过能力.

[待续]

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272330

24楼

引用第21楼破93于2009-08-20 14:19发表的 :
100FPS,电视制导除非是intel xeon+4线程运算，不然跟不上

不是电视制导,
只是简单的象限扫描

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272331

25楼

都说了，4象限/8象限光电传感器+模拟电路运算行了，不要想着太复杂的方法，计算机控制最大的问题就是有延迟
lz图里面的微处理器好像是ATmega128，就算是这个MCU也没法跟上速度，除非用两片

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272332

26楼

DSP其实也没那么贵，AD公司的BLACKFIN也有几十块的，速度500M

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272333

27楼

CMOS还是贵了点，而且取数据要时间，不像光电二极管，响应时间到100ns都有大把，再加上几片高速运放不就行了，成本也低

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novakon

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272334

28楼

楼主研究了一整套完备的技术,果然是设备、技术、制作方面的高手,不可多得。

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作者

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272335

29楼

继续:

器件选择续:

图片源自实物拍摄.

[待续]

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272336

30楼

如果非要CMOS的话，用数字IC搭一个行了，可以考虑用PLD/CPLD完成功能

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272337

31楼

而且要用CMOS接收数据更加不可能，都是用光电二极管的，哪怕是38K的调制频率，你的摄像头都得76kfps才能识别

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272338

32楼

菲涅尔透镜/镜头还是要的，要不然不能成像
其实菲涅尔透镜就相当于一个凸透镜
红外光滤镜用软盘里的盘片

最完美的办法是4个红外光敏三极管+dsPIC单片机+红外激光器，一来可以实现激光制导，二来不要红外透镜
dsPIC做2路PID应该不是什么问题
X轴和Y轴方向的飞行控制可以看作两个独立的系统，只要保证调节器的输出斜率和幅度限制在安全范围内，不会使导弹翻滚，剩下就是调节PID的各项系数了。
最后还要保证导弹不会发生自旋，这需要一个陀螺仪才行，可以考虑村田的ENC-03，用模拟电路锁定输出的积分为0就行了

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272339

33楼

用四个红外接收头只能探测四个方位，如何得到空间位置信息？

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272340

34楼

33楼火星了
可以通过亮度的差值来计算方位
我已经说了，把导弹在X轴、Y轴上的飞行方向看作两个独立独立的系统，分别调节即可
如果分别在水平方向和垂直方向锁定了目标（此时四个、两组光电三极管输出电压相同），那么显然导弹是朝向目标的

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月白

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272341

35楼

过来学习下～～～～ [s:252]

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