¿Cuál es la latencia máxima aceptable en las computadoras de control de cohetes?

Los cohetes requieren computadoras en tiempo real, ya que existen plazos operativos entre los eventos y la respuesta del sistema. ¿Qué tan rápido necesita el controlador del cohete responder a los sensores y eventos, sin falta? ¿Qué tipo de mecanismos existen o qué tipo de prácticas se evitan para asegurarse de que esto suceda?

Específicamente:

  • ¿Cuál fue el tiempo de reacción del GNC requerido durante la maniobra de balanceo del STS y qué parámetros del ADC se leyeron y consultaron a la velocidad más rápida de la que dependía dicho programa de balanceo?
Depende de qué eventos y qué controladores. La guía de lanzamiento para las etapas inferiores suele ser de bucle abierto y no reacciona a ningún evento en vuelo; la guía de etapa superior puede aceptar grandes fracciones de segundo de latencia si el posicionamiento orbital no es terriblemente crítico. Abortar la respuesta en situaciones críticas, estoy menos seguro.
Una pregunta muy amplia, pero es posible que desee ver las secuencias de arranque del motor para tener una idea de la resolución de tiempo necesaria para las lecturas de presión, etc. Es cierto que el arranque del motor no es el funcionamiento "normal" de la etapa una vez en vuelo. Además, el gimballing del motor (en todas las etapas) tendrá sus propios bucles de control en funcionamiento, que serán "razonablemente" rápidos. (Solo pensando en voz alta ya que esta es una pregunta amplia...)
Gracias por los consejos. Sí, es amplio... Admito que no sé lo suficiente sobre cohetes para reducirlo, así que con gusto aceptaré modificaciones a mi pregunta o sugerencias para ampliarlo mejor. Una comparación de los requisitos de tiempo de las diferentes etapas sería muy útil, si eso es factible. (Supongo que puede variar según el cohete).

Respuestas (1)

El programa de control de balanceo STS controlaba la actitud en respuesta a la velocidad detectada, en lugar de intentar controlar la trayectoria directamente. Esta parte del vuelo no sería particularmente sensible a la latencia.

Requisitos de guía, navegación y control de naves espaciales para una arquitectura inteligente de aviónica Plug-n-Play (PAPA) :

En la primera etapa después del despegue, el objetivo del algoritmo de guía es llevar el vehículo a través de la atmósfera minimizando el combustible gastado y manteniendo las cargas estructurales en su rango de diseño. Para lograrlo, el algoritmo proporciona comandos de actitud en función de la velocidad del vehículo. Estos valores se calculan previamente y se almacenan en la memoria de la computadora.

Una vez que se completa el programa de balanceo, el transbordador entra en control de circuito cerrado para minimizar las cargas aerodinámicas , pero la guía de trayectoria general permanece en circuito abierto hasta relativamente tarde en el ascenso.

Sistema de control de vuelo digital del transbordador espacial

Cinco segundos después del despegue, se emiten los comandos para realizar las maniobras de cabeceo y giro hacia el azimut de vuelo. Durante las regiones de alta presión dinámica, un sistema de alivio de carga tanto en cabeceo como en guiñada minimiza las cargas de aire en el vehículo... La función de alivio de carga se logra mediante retroalimentaciones laterales y normales del acelerómetro combinadas con el sistema de comando de actitud a partir de los 25 segundos de vuelo. .

En cuanto a la latencia:

Durante todas las fases de vuelo, el ciclo computacional fundamental del control de vuelo es de 40 milisegundos. Una serie de cálculos de control de vuelo tienen lugar solo cada 80 milisegundos, y algunos tienen lugar aproximadamente una vez por segundo. Además del requisito básico de ciclo menor de 40 milisegundos, la demora total entre el muestreo de los sensores de control de vuelo y la transmisión del comando resultante a los efectores está limitada a no más de 20 milisegundos.

Si estoy analizando esto correctamente, significa que cada 40 ms, hay un ciclo sensor-computadora-efector que no toma más de 20 ms. El transbordador era notoriamente inestable desde el punto de vista aerodinámico, mucho más que la mayoría de los lanzadores, así que imagino que este tipo de tiempo de ciclo sería suficiente para casi todos.

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