Sensorfusion Inklinometer u. Gyroskop

  • Hi,

    Rinderknecht fragt ja in den Prüfungen ganz gern was zur Sensorfusion von Inklinometer u. Gyroskop beim Inversen Pendel. Warum man das macht (stationäre Genauigkeit vs. Gute Dynamik), welche Vorteile das hat usw. ist mir klar. Wie das ganze technisch umgesetzt wird und welche Bedeutung die einzelnen Blöcke im Blockschaltbild haben ist mir allerdings nicht wirklich klar. Ich würde mich über eine kurze Erklärung freuen, gern auch mit dem Hinweis in welcher Tiefe das für die mündl. Prüfung relevant ist.


    Schöne Grüße


  • Fürs bessere Verständnis empfehle ich die Aufgabenstellung von Übung 4 aus MS1.


    Das Blockschaltbild stellt den sensorischen Teil des inversen Pendels dar. Ziel ist es also ein hochdynamisches Signal phi_fusion abzuleiten, welches maximal mit phi übereinstimmt.


    Dazu werden zunächst phi mithilfe des Inklinometers und d(phi)/dt mithilfe des Gyroskops abgetastet. Das Signal d(phi_gyro)/dt baut sich auf aus dem tatsächlichen d(phi)/dt und einer Störgröße d(phi_offset)/dt, die einem Offset im Geschwindigkeitssignal und einem Drift im Winkelsignal entspricht.


    Als Nächstes wird das Signal des Gyroskops integriert (die Rückführung lasse ich erstmal außen vor) und in ein Modell des Inklinometers eingespeist. Die Blöcke Encoder und H_l sind an dieser Stelle nicht sehr wichtig, sie dienen der Verbesserung des Modells des Inklinometers (wie genau das geschieht wird in der Vorlesung nicht erklärt und sie sind auch in Übung 4 nicht vorhanden).


    Ergebnis des Modells ist ein phi_Modell, welches nur dann von phi_inkl abweicht, wenn es einen Drift nach der Integration des Gyroskopsignals gibt. In dem Fall wird das Differenzsignal phi_ink - phi_Modell mithilfe der Rückführung L so umgewandelt, dass d(phi_korrektur)/dt möglichst mit d(phi_offset)/dt übereinstimmt (wie gut wird durch die Auslegung von L bestimmt). Dadurch wird in der vorher außen vorgelassenen Rückführung das Signal des Gyroskops um sein Offset korrigiert. Nach der Integration liegt also ein bereinigtes phi_fusion vor, welches die gewünschten Eigenschaften besitzt.


    Wie tief das Verständnis für die Prüfung gefragt ist weiß ich nicht, weil ich sie noch vor mir habe :D