Centrale Inertielle
Publié : 18 décembre 2018, 11:21
Salut à tous,
Je suis entrain de programmer une centrale inertielle pour KSP (j'ai fabriqué un AGC et je veux l'interfacer avec KSP), mais certaines choses m'échappent et j'aimerai que quelqu'un puisse m'éclairer un peu.
Pour la mise en contexte :
Dans le cas d'Apollo, la plateforme stable de la centrale inertielle (IMU, Intertial Measurement Unit) est équipée de 3 gyroscopes orthogonaux et des 3 accéléromètres orthogonaux (PIPA, Pulsed Integrating Pendulous Accelerometer)
Les accéléromètres intègrent, donc ils mesurent les changements de vitesse (delta-v) de 1cm/s pour le LM (Lunar Module) et de 5.85cm/s pour le CM (Comand Module).
La plateforme stable est montée sur 3 cardans dont l'orientation angulaire est mesurée par le CDU, Control Data Unit.
Est-ce que quelqu'un peu confirmer le raisonnement suivant ou bien le contredire ?
Un référentiel "absolu" :
La plateforme stable est sensée garder la même orientation dans un référentiel disons "absolu", c'est à dire que les axes X, Y, Z devraient toujours pointer les mêmes étoiles.
A ce que j'ai pu comprendre les centrales inertielles finissent toujours par "drifter" et il faut régulièrement les re-regler. Ça vient de l'intégration de l'erreur sur la mesure de l’accélération.
La notion de référentiel absolu est un peu étrange, il mesurerait le mouvement du système solaire, le mouvement de la galaxie, du groupe local, etc. On pourrait peut être négliger tout ça pour un vol de quelques jours et supposer qu'on pointe toujours les mêmes étoiles lointaines.
La mesure de la rotation de la Terre:
Si ma fusée est posée sur le pas de tir pendant 24h, je m'attend à ce que la plateforme stable fasse un tour sur elle même en 24h dans le référentiel de la fusée, car la fusée posée sur le pas de tir tourne avec la Terre.
Il semble qu'en réalité ça ne soit pas le cas. Cette rotation de la plateforme stable est contrée par les forces de friction au nivau des axes de rotation des cardans.
Autrement dit, la plateforme stable subit une "force de rotation" due à la rotation de la Terre (une force du type Coriolis) mais les forces de friction des cardans sont supérieures à cette "force de rotation" et empêchent la rotation de la plateforme stable.
Donc impossible de mesurer la rotation de la Terre avec des gyroscopes. Ça dépend peut être de la dimension des gyroscopes, de la même manière que les pendules de Foucault font plusieurs mètres de haut.
La mesure de déplacement d'un vaisseau dans l'espace:
Si tous les propulseurs sont éteints, le vaisseau ne subit que la force de gravité des astres qui l'entourent. Il accélère donc dans le champs de gravité.
Il semblerait que ces accéléromètres ne soient pas assez précis pour détecter ces variations de vitesse. Les accéléromètres ne peuvent que détecter les variations de vitesse assez important et qui sont engendrés par les propulseurs.
La déformation de l'espace temps/la chute libre/le référentiel inertiel/le principe d'équivalence:
Je ne sais pas comment expliquer ça proprement avec des mots, la théorie de la relativité nous dit que l'espace temps est déformé.
Le vaisseau est en chute libre, il suit une trajectoire rectiligne uniforme le long d'une géodésique courbe de l'univers. Il s'agit d'une ligne droite qui se courbe en suivant la forme de l'univers.
En réfléchissant au principe d'équivalence et au référentiel inertiel de la centrale inertielle, je m'attend à ce qu'une centrale inertielle ne mesure pas d’accélération en X, Y, Z car elle est simplement en chute libre le long d'une "ligne droite courbe".
En conclusion,
lors d'une phase de vol non propulsée, on ne peut pas utiliser la centrale inertielle pour connaitre sa position. Seules les équations de Newtons permettent de déterminer sa trajectoire.
La centrale inertielle doit être recalibrée avant chaque manœuvres et permet uniquement de mesurer l'effet de la manœuvre.
Bref tout ça pour que je puisse coder une centrale inertielle dans KSP et envoyer des vraies données à mon AGC....
Ca serait gentil si quelqu'un pouvait partager son savoir.
Je suis entrain de programmer une centrale inertielle pour KSP (j'ai fabriqué un AGC et je veux l'interfacer avec KSP), mais certaines choses m'échappent et j'aimerai que quelqu'un puisse m'éclairer un peu.
Pour la mise en contexte :
Dans le cas d'Apollo, la plateforme stable de la centrale inertielle (IMU, Intertial Measurement Unit) est équipée de 3 gyroscopes orthogonaux et des 3 accéléromètres orthogonaux (PIPA, Pulsed Integrating Pendulous Accelerometer)
Les accéléromètres intègrent, donc ils mesurent les changements de vitesse (delta-v) de 1cm/s pour le LM (Lunar Module) et de 5.85cm/s pour le CM (Comand Module).
La plateforme stable est montée sur 3 cardans dont l'orientation angulaire est mesurée par le CDU, Control Data Unit.
Est-ce que quelqu'un peu confirmer le raisonnement suivant ou bien le contredire ?
Un référentiel "absolu" :
La plateforme stable est sensée garder la même orientation dans un référentiel disons "absolu", c'est à dire que les axes X, Y, Z devraient toujours pointer les mêmes étoiles.
A ce que j'ai pu comprendre les centrales inertielles finissent toujours par "drifter" et il faut régulièrement les re-regler. Ça vient de l'intégration de l'erreur sur la mesure de l’accélération.
La notion de référentiel absolu est un peu étrange, il mesurerait le mouvement du système solaire, le mouvement de la galaxie, du groupe local, etc. On pourrait peut être négliger tout ça pour un vol de quelques jours et supposer qu'on pointe toujours les mêmes étoiles lointaines.
La mesure de la rotation de la Terre:
Si ma fusée est posée sur le pas de tir pendant 24h, je m'attend à ce que la plateforme stable fasse un tour sur elle même en 24h dans le référentiel de la fusée, car la fusée posée sur le pas de tir tourne avec la Terre.
Il semble qu'en réalité ça ne soit pas le cas. Cette rotation de la plateforme stable est contrée par les forces de friction au nivau des axes de rotation des cardans.
Autrement dit, la plateforme stable subit une "force de rotation" due à la rotation de la Terre (une force du type Coriolis) mais les forces de friction des cardans sont supérieures à cette "force de rotation" et empêchent la rotation de la plateforme stable.
Donc impossible de mesurer la rotation de la Terre avec des gyroscopes. Ça dépend peut être de la dimension des gyroscopes, de la même manière que les pendules de Foucault font plusieurs mètres de haut.
La mesure de déplacement d'un vaisseau dans l'espace:
Si tous les propulseurs sont éteints, le vaisseau ne subit que la force de gravité des astres qui l'entourent. Il accélère donc dans le champs de gravité.
Il semblerait que ces accéléromètres ne soient pas assez précis pour détecter ces variations de vitesse. Les accéléromètres ne peuvent que détecter les variations de vitesse assez important et qui sont engendrés par les propulseurs.
La déformation de l'espace temps/la chute libre/le référentiel inertiel/le principe d'équivalence:
Je ne sais pas comment expliquer ça proprement avec des mots, la théorie de la relativité nous dit que l'espace temps est déformé.
Le vaisseau est en chute libre, il suit une trajectoire rectiligne uniforme le long d'une géodésique courbe de l'univers. Il s'agit d'une ligne droite qui se courbe en suivant la forme de l'univers.
En réfléchissant au principe d'équivalence et au référentiel inertiel de la centrale inertielle, je m'attend à ce qu'une centrale inertielle ne mesure pas d’accélération en X, Y, Z car elle est simplement en chute libre le long d'une "ligne droite courbe".
En conclusion,
lors d'une phase de vol non propulsée, on ne peut pas utiliser la centrale inertielle pour connaitre sa position. Seules les équations de Newtons permettent de déterminer sa trajectoire.
La centrale inertielle doit être recalibrée avant chaque manœuvres et permet uniquement de mesurer l'effet de la manœuvre.
Bref tout ça pour que je puisse coder une centrale inertielle dans KSP et envoyer des vraies données à mon AGC....
Ca serait gentil si quelqu'un pouvait partager son savoir.