Regelungsstruktur und Verfahren zur Ermittlung der Verschiebung des Massenschwerpunkts eines geregelten elektrooptischen Sensorsystems

Die Erfindung betrifft eine Regelungsstruktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Ermittlung der Verschiebung des Massenschwerpunkts eines beweglich ausgeführten und über seine Regelstrecke geregelten, elektrooptischen Sensorsystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Als Aufklärungs- bzw. Sichtsystemen werden oftmals geregelte Sensorsysteme eingesetzt. Beispielsweise kann es sich hierbei um geregelte elektrooptische Sensorsysteme handeln, die auf bewegten Plattformen insbesondere auf Fahrzeugen montiert sind. Bei diesen Systemen ist eine hohe Stabilisierungsgüte von wesentlicher Bedeutung, wobei rotatorische und translatorische Störungen durch Bewegungen des Fahrzeugs bzw. der Plattform Einfluss auf die Stabilisierungsgüte nehmen.

Translatorische Störungen, d.h. Beschleunigungen durch Stöße, koppeln dabei über die Unwucht des Sensorsystems in die Stabilisierungsregelkreise ein und führen zu einer Verschlechterung der Stabilisierungsgüte. Je größer dabei die Unwucht des Sensorsystems ist, desto gravierender ist die Verschlechterung der Stabilisierungsgüte. Einen entscheidenden Beitrag zu einer hohen Stabilisierungsgüte kann daher die Auswuchtung des geregelten Sensorsystems liefern. Kann die Unwucht des Sensorsystems, d.h. die Verschiebung seines Massenschwerpunkts, mit entsprechender Genauigkeit bestimmt und durch Ausgleichsgewichte bis zu einem bestimmten Maße korrigiert werden, lässt sich die Verschlechterung der Stabilisierungsgüte durch die verbleibende Unwucht unterhalb einer bestimmten Grenze halten.

Bei bekannten Auswuchtverfahren wird der auszuwuchtende Prüfling meistens mit Hilfe einer geeigneten Apparatur in Rotation mit hoher Drehgeschwindigkeit versetzt. Die Unwucht wird dabei auf Basis der an der Drehachse auftretenden Kräfte bestimmt, die mit Hilfe von Sensoren gemessen und mit einer geeigneten Elektronik ausgewertet werden. Ein Beispiel hierfür ist die Auswuchtung von Fahrzeugrädern mittels einer Radauswuchtmaschine.

Da es zum Erreichen einer hohen Stabilisierungsgüte erforderlich ist, die Unwucht bezogen auf das Gesamtsystem zu bestimmen, wäre es bei einem geregelten Sensorsystem notwendig, das System im vollständig montierten Zustand auszuwuchten. Wird ein konventionelles Auswuchtverfahren auf ein geregeltes Sensorsystem angewendet, ist es jedoch von Nachteil, dass das Sensorsystem für den Auswuchtvorgang unter hohem Zeitaufwand teilweise demontiert werden muss. Ferner muss eine aufwendige Apparatur bereitgestellt werden, mit welcher das Sensorsystem als Prüfling in Rotation versetzt werden kann. Darüber hinaus ist es oftmals systembedingt nicht möglich, das gesamte Sensorsystem mit dem konventionellen Auswuchtverfahren auszuwuchten, so dass bei der Bestimmung der Unwucht einzelne demontierte Teile unberücksichtigt bleiben. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine möglichst schnelle und komfortable Möglichkeit zur Auswuchtung eines vollständig montierten, geregelten Sensorsystems bereitzustellen, wobei das Sensorsystem als Prüfling nicht in Rotation versetzt werden muss.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Regelungsstruktur gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen dieser Regelungsstruktur ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-6. Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens aus den Unteransprüchen 8 und 9 ergeben.

Die erfindungsgemäße Regelungsstruktur kann zur Ermittlung der Verschiebung des Massenschwerpunkts eines beweglich ausgeführten und über seine Regelstrecke geregelten, elektrooptischen Sensorsystems verwendet werden, welches wenigstens einen Antrieb und die Regelstrecke umfasst. Dabei erzeugt der Antrieb ein Drehmoment ΠΊΑ, welches durch ein Unwuchtmoment mu, das durch die Verschiebung des Massenschwerpunkts des Sensorsystems entsteht, zu einem Drehmoment m _G reduziert wird, welches der Regelstrecke zuführbar ist. Das Unwuchtmoment mu stellt somit eine Störgröße dar.

Die Regelungsstruktur umfasst erfindungsgemäß ein Regelungssystem, dem von der Regeistrecke des Sensorsystems Istgrößen für die Winkelgeschwindigkeit ω und die Winkelposition Θ des Sensorsystems zuführbar sind. Ferner sind dem Regelungssystem Sollgrößen für die Winkelgeschwindigkeit IO _SO II und die Winkelposition θ ₃₀ ιι zuführbar, und das Regelungssystem umfasst Mittel zur Ermittlung und Bereitstellung eines Solldrehmoments mA, _S oii,G an den Antrieb des Sensorsystems. Dieses Solldrehmoment tT)A,so[i,G setzt sich aus einem Solldrehmoment m soii . das von dem Regelungssystem aus der Differenz der Soll- und Istgrößen für die Winkelgeschwindigkeit und die Winkelposition ermitteibar ist, und einem durch einen Störgrößenbeobachter des Regelungssystems schätzbaren Unwuchtmoment m'u zusammen, das bei einer sinusförmigen Bewegung des Sensorsystems im Wesentlichen dem Unwuchtmoment mu entspricht, das durch die Verschiebung des assenschwerpunkts des Sensorsystems entsteht.

Die Regelungsstruktur nutzt somit die integrierten Komponenten des Sensorsystems, und das Regelungssystem kann in der internen Software des Sensorsystems realisiert werden. Dabei ermöglicht die Regelungsstruktur die Ermittlung bzw. Schätzung eines Unwuchtmoments m'u, das im Idealfall dem Unwuchtmoment entspricht, das durch die Verschiebung des Massenschwerpunkts des Sensorsystems entsteht, so dass die Verschiebung des Massenschwerpunkts aus diesem Unwuchtmoment ermittelt werden kann. Nach dieser Ermittlung der Verschiebung des Massenschwerpunkts kann das Sensorsystem gezielt durch Ausgleichsgewichte ausgewuchtet werden.

Dabei handelt es sich um ein schnelles und komfortables Auswuchtverfahren, bei welchem das Sensorsystem als auszuwuchtender Prüfling nicht in Rotation versetzt werden muss. Es muss für eine Messung lediglich sinusförmig bewegt werden, was ohne Demontage von Komponenten möglich ist, da das Sensorsystem dabei nur minimal um seine Drehachsen bewegt wird. Die Bestimmung der Unwucht des Sensorsystems kann so mit hoher Genauigkeit erfolgen, was zum Erreichen einer hohen Stabilisierungsgüte beiträgt. Ferner wird keine zusätzliche Apparatur benötigt und das Auswuchtverfahren kann in wenigen Minuten durchgeführt werden.

Die spezifische Vorgehensweise der Erfindung liegt insbesondere darin, dass die Unwucht des Sensorsystems, d.h. das Drehmoment aufgrund der Verschiebung des Masseschwerpunkts, welches gegen das Drehmoment des Antriebs des Sensorsystems als Störgröße wirkt, innerhalb des Regelungssystems in der internen Software der Anlage geschätzt wird. Dies erfolgt somit vorzugsweise mit einem Störgrößenbeobachter. Etwaige andere Einwirkungen auf das geschätzte Unwuchtmoment, wie beispielsweise Reibmomente in Lagern und Dichtungen, werden durch die sinusförmige Anregung des Sensorsystems um seine Drehachsen kompensiert. Im Mittel stellt sich im Regelungssystem bzw. im Störgrößenbeobachter des Regelungssystems das Unwuchtmoment durch die Verschiebung des Masseschwerpunkts ein, so dass im Idealfall von diesem Unwuchtmoment auf die Verschiebung des Masseschwerpunkts des Sensorsystems geschlossen werden kann.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht die Regelungsstruktur vor, dass zwischen das Sensorsystem und das Regelungssystem zwei A/D-Schnittstellen geschaltet sind, über welche jeweils die Istgrößen für die Winkelgeschwindigkeit ω und die Winkelposition Θ des Sensorsystems von der Regelstrecke des Sensorsystems an das Regelungssystem und das Solldrehmoment m _A , _S oii,G von dem Regelungssystem an den Antrieb des Sensorsystems übergebbar sind.

Ferner weist das Regelungssystem vorzugsweise den bereits erwähnten Störgrößenbeobachter auf, dem das Solldrehmoment m _A , _S ofi zugeführt wird, wobei der Störgrößenbeobachter Mittel zur Ermittlung des geschätzten Unwuchtmoments m'u aus diesem Solldrehmoment mA,soii aufweist. Dabei wird der Störgrößenbeobachter vorzugsweise sehr langsam eingestellt, um das Rauschen so gering wie möglich zu halten.

Darüber hinaus ist das Regelungssystem vorzugsweise so ausgeführt, dass es einen Zustandsregler aufweist, dem die Soll- und Istgrößen für die Winkelgeschwindigkeit ω und die Winkelposition Θ zugeführt werden, wobei der Zustandsregler Mittel zur Ermittlung des Solldrehmoments m _A, soii aus der Differenz dieser Soll- und Istgrößen aufweist. Das Regelungssystem weist ferner einen Zustandsbeobachter auf, dem das Solldrehmoment m _A ,soii und die Istgrößen für die Winkelgeschwindigkeit ω und die Winkelposition Θ von dem Sensorsystem zugeführt werden, wobei der Zustandsbeobachter Mittel zur Filterung der Istgrößen für die Winkelgeschwindigkeit ω und die Winkelposition Θ aufweist, und dem Zustandsregler die gefilterten Signale für die Istgrößen der Winkelgeschwindigkeit ω' und der Winkelposition θ' zugeführt werden, wobei der Zustandsregler Mittel zur Ermittlung des Soildrehmoments m _A ,soii aus der Differenz der Sollgrößen und der durch den Zustandsbeobachter gefilterten Istgrößen für die Winkelgeschwindigkeit und die Winkelposition aufweist.

Das Rauschen der gemessenen Istgrößen für die Winkelgeschwindigkeit ω und die Winkelposition Θ wirkt hierdurch nicht direkt auf den Störgrößenbeobachter zur Schätzung des Unwuchtmoments, da dieser als Eingangsgröße den Drehmomentsollwert vom Zustandsregler erhält. Das Solldrehmoment m _A , _S oii wird dann aus den von dem Zustandsbeobachter bereitgestellten Signalen berechnet, welche durch die Filterwirkung des Zustandsbeobachters weniger rauschbehaftet sind. Damit wird eine rauscharme und genaue Ermittlung des geschätzten Unwuchtmoments auf Basis des Störgrößenbeobachters ermöglicht. Bei einer klassischen Störgrößenbeobachtung durch Erweiterung des Zustandsbeobachters um ein Störgrößenmodell wäre dagegen eine stärkere Einwirkung des Rauschens der gemessenen Istgrößen auf das geschätzte Unwuchtmoment gegeben.

In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Regelungssystem ferner nachgeschaltete Mittel zur Mittelwertbildung für Werte des geschätzten Unwuchtmoments m'u. Hierdurch werden die Werte geglättet. Von der Erfindung umfasst ist ferner ein Verfahren zur Ermittlung der Verschiebung des Massenschwerpunkts eines beweglich ausgeführten und über seine Regelstrecke geregelten, elektrooptischen Sensorsystems, welches wenigstens einen Antrieb und die Regelstrecke umfasst, wobei der Antrieb ein Drehmoment ITIA erzeugt, welches durch ein Unwuchtmoment mu, das durch die Verschiebung des assenschwerpunkts des Sensorsystems entsteht, zu einem Drehmoment mo reduziert wird, welches der Regelstrecke zugeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass eine Regelungsstruktur gemäß einer oder mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen verwendet und das Sensorsystem sinusförmig bewegt wird, und dass das Regelungssystem der Regelungsstruktur dabei wenigstens ein geschätztes Unwuchtmoment m'u ermittelt, aus dem die Verschiebung des Massenschwerpunkts des Sensorsystems ermittelt wird.

Die erfindungsgemäße Regel ungsstruktur kann so vorteilhaft für ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem die Verschiebung des Massenschwerpunkts des Sensorsystems aus einem geschätzten Unwuchtmoment m'u ermittelt wird, welches der Störgrößenbeobachter des Regelungssystems erzeugt.

Um das Unwuchtmoment des geregelten Sensorsystem vollständig bestimmen zu können, umfasst das Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform ferner folgende Schritte:

- Durchführen von wenigstens drei Messungen mit bekannten Messunwuchten an verschiedenen bekannten Positionen am Sensorsystem, wobei das Regelungssystem jeweils einen Wert für ein geschätztes Unwuchtmoment ermittelt, das durch die jeweilige Messunwucht und durch die Verschiebung des Masseschwerpunkts des Sensorsystems erzeugt wird; und - -

- Ermitteln der Verschiebung des Masseschwerpunkts des Sensorsystems durch Abbilden der physikalischen Zusammenhänge des Sensorsystems in den drei bekannten Positionen der bekannten Messunwucht in einem nichtlinearen

Gleichungssystem und Verwendung der drei geschätzten Werte für ein Unwuchtmoment als bekannte Größen des Gleichungssystems.

Vorzugsweise werden die Werte für die geschätzten Unwuchtmomente vor der Ermittlung der Verschiebung des Masseschwerpunkts des Sensorsystems durch eine Mittelwertbüdung geglättet.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.

Von den Abbildungen zeigt: einen Systemüberblick über ein stabilisiertes Sensorsystem und ein Regelungssystem; eine Seitenansicht einer optischen Bank eines Sensorsystems bei einer ersten Messung mit einem zusätzlichen Gewicht; Fig. 3 eine Seitenansicht einer optischen Bank eines

Sensorsystems bei einer zweiten Messung mit einem zusätzlichen Gewicht; und

Fig. 4 eine Seitenansicht einer optischen Bank eines

Sensorsystems bei einer dritten Messung mit einem zusätzlichen Gewicht. Der in Fig. 1 dargestellte Systemüberblick zeigt schematisch für die Erfindung relevante Komponenten eines stabilisierten (geregelten) Sensorsystems 10, das zur Abgrenzung gegenüber anderen Komponenten gestrichelt umrandet ist. Ferner sind schematisch relevante Komponenten eines Regelungssystems 20 dargestellt, die ebenfalls gestrichelt umrandet sind. Bei dem stabilisierten Sensorsystem 10 handelt es sich vorzugsweise um ein e!ektrooptisches Sensorsystem, welches mehrere Sensoren umfassen kann. Das stabilisierte Sensorsystem 10 umfasst dabei einen Antrieb 11 und die Regelstrecke 12, die Teil der Mechanik des Sensorsystems 10 ist. Am Sensorsystem 10 greift das konstante Unwuchtmoment mu an, welches durch eine Verschiebung des Massenschwerpunkts des Sensorsystems 10 entsteht. Dieses Unwuchtmoment mu soll als Störgröße des Gesamtsystems geschätzt werden. Das Unwuchtmoment mu wird dazu im Subtraktionspunkt 13 vom Antriebsmoment m _A des Antriebs 11 subtrahiert, und das resultierende Moment m _G wird der Regelstrecke 12 zugeführt. Das Regelungssystem 20 umfasst einen Störgrößenbeobachter 21 , einen Zustandsbeobachter 22 und einen Zustandsregler 23. Dem Zustandsregler 23 werden die Sollwinkelgeschwindigkeit u) _so n und die Sollwinkelposition θ ₃₀ ιι vorgegeben, während dem Zustandsbeobachter 22 über einen A/D-Wandler bzw. eine A/D-Schnittstelle 31 die Wnkelgeschwindigkeit ω und die Winkelposition Θ aus der Regelstrecke 12 des Sensorsystems 0 zugeführt werden. Der Zustandsbeobachter 22 stellt dann dem Zustandsregler 23 als Istgrößen die Signale ω' und θ' bereit. Dem Antrieb 11 des Sensorsystems 10 wird aus dem Regelungssystem 20 über einen weiteren A/D-Wandler bzw. eine A/D-Schnittstelie 30 das Solldrehmoment m _A ,soii,G bereitgestellt. Dieses Solldrehmoment rriA.soii.G setzt sich im Additionspunkt 24 aus dem Solldrehmoment mA.soii und dem Solldrehmoment m'u zusammen. Das Solldrehmoment m _A ,soii gibt der Zustandsregler 23 des Regelungssystems 20 aus, während das Solldrehmoment m'u vom Störgrößenbeobachter 21 des Regelungssystems 20 ausgegeben wird. Das Solidrehmoment m _A , _S oii stellt der Zustandsregler 23 gleichzeitig auch dem Zustandsbeobachter 22 und dem Störgrößenbeobachter 21 bereit.

Im stationären Zustand des Systems ist m _G =0, da keine Bewegung stattfindet und somit m _A =mu ist. Es findet somit keine Veränderung der Winkelgeschwindigkeit ω sowie der Winkelposition Θ am Ausgang der Regelstrecke 12 statt. Bei einer sinusförmigen Bewegung des Sensorsystems 10 um seine Drehachsen zur Kompensation von Reibmomenten in Lagern und Dichtungen findet im Mittel ebenfalls keine Veränderung der Winkelgeschwindigkeit ω und der Winkelposition Θ statt. Daher gilt in diesem Fall im Mittel ebenfalls Ferner stellt der Antrieb 11 das Drehmoment m _A gemäß dem Solldrehmoment m _A ,soii,G bereit, so dass m _A = m _AiSO n,G ist.

Das Solldrehmoment m _A , _S oii,G muss sich bei einer sinusförmigen Bewegung des geregelten Sensorsystems 10 um seine Drehachsen aus zwei Anteilen zusammensetzen: Einem Anteil zur Realisierung der sinusförmigen Bewegung, der im Mittel Null ist, und einem Anteil, der im Mittel gerade dem Umwuchtmoment mu entspricht, damit weiterhin mc=0 gilt. Auf Basis der Differenz zwischen den Sollgrößen co _SO |] und 9 _SO II und den Istgrößen ω' und Θ ¹ stellt der Zustandsregler 23 den Drehmomentsollwert m _{A so} n bereit. Dieser bildet gerade den Anteil des Solldrehmoments mA,soii,G zur Realisierung der sinusförmigen Bewegung des geregelten Sensorsystems 10, der im Mittel Null ist. Der Anteil des Solldrehmoments IT^ _SO ILG zur Kompensation des Unwuchtmoments mu wird vom Störgrößenbeobachter 21 in Form der Größe m'u bereitgestellt. Eine Schätzung des Unwuchtmoments mu ist dann mit Hilfe des Störgrößenbeobachters 21 über die Größe m'u möglich, da diesem der Drehmomentsoliwert m _Al soii vom Zustandsregler 22 bereitgestellt wird. Die geschätzte Größe mu' entspricht im Ideaifal! dem Umwuchtmoment mu, das nicht direkt messbar ist. Eine nachgeschaltete Mitteiwertbildung des geschätzten Unwuchtmoments m'u, die in Fig. 1 nicht dargestellt ist, kann das Signal glätten.

Der so ermittelte Drehmomentmesswert m _y gibt Aufschluss über die Verschiebung des Massenschwerpunkts des Sensorsystems, die das Unwuchtmoment mu in der vermessenen Winkelposition hervorruft. Dabei wirkt das Rauschen der gemessenen Istgrößen, d.h. der Winkelgeschwindigkeit ω und der Winkelposition BD nicht direkt auf den Störgrößenbeobachter 21 zur Schätzung des Unwuchtmoments ein, da dieser als Eingangsgröße den Drehmomentsollwert m _A , _S oii vom Zustandsregler 23 erhält.

Der Drehmomentsollwert m _A ,soii wird über die vom Zustandsbeobachter 22 bereitgestellten Größen ω' und θ' berechnet, welche durch die Filterwirkung des Zustandsbeobachters 22, dem von der Regelstrecke 12 des Sensorsystems 1 0 die Istgrößen ω und Θ zugeführt werden, weniger rauschbehaftet sind. Damit wird eine rauscharme und genaue Ermittlung des geschätzten Unwuchtmoments mu auf Basis des Störgrößenbeobachters 21 ermöglicht. Zusätzlich wird der Störgrößenbeobachter 21 vorzugsweise sehr langsam eingestellt, um das Rauschen so gering wie möglich zu halten.

Bei einer klassischen Störgrößenbeobachtung durch Erweiterung des Störgrößenbeobachters 21 um ein Störgrößenmodeil wäre eine stärkere Einwirkung des Rauschens der gemessenen Istgrößen ω und Θ auf das geschätzte Unwuchtmoment m'u gegeben. In diesem Fall wäre die FHterwirkimg der Anordnung geringer, so dass nur eine stark rauschbehaftete und ungenaue Schätzung des Unwuchtmoments möglich wäre. Damit mit diesem System eine Bestimmung des Unwuchtmoments mu des geregelten Sensorsystems 10 möglich ist, werden drei Messungen mit einer bekannten Messunwucht an verschiedenen Positionen am Sensorsystem durchgeführt. Bei der Messunwucht handelt es sich um ein zusätzliches Gewicht, das vorzugsweise an wenigstens drei bekannten Stellen an dem Sensorsystem 10 montiert wird, um drei einzelne Messungen durchzuführen. Die drei Messungen liefern drei geschätzte Unwuchtwerte m'u in unterschiedlichen Winkelpositionen, und diese werden in einem nachfolgenden Schritt als bekannte Größe zur Lösung eines nichtlinearen Gleichungssystems genutzt. Über die Lösung des Gieichungssystems wird dann die Verschiebung des Massenschwerpunkts des Sensorsystems berechnet.

Fig. 2 zeigt dazu eine Seitenansicht einer optischen Bank eines Sensorsystems 10 bei einer ersten Messung mit einem zusätzlichen Gewicht 40. Dabei wird das Sensorsystem 10 bezüglich seiner Elevationsachse 14 ausgewuchtet. Die zusätzliche Messunwucht 40, die als bekannte Größe zur späteren Lösung des nichtlinearen Gleichungssystems benötigt wird, wird dazu vorne auf der optischen Bank montiert. Das Unwuchtmoment der Messunwucht 40 wirkt in diesem Fall frontseitig. Die Vorderseite der optischen Bank befindet sich in der Darstellung der Fig. 2 auf der linken Seite.

Bei einer sinusförmigen Bewegung des Sensorsystems in der Elevationsachse 14 zur Überwindung der Reibmomente muss vom Motor 11 im Mittel ein Drehmoment ITIA aufgebracht werden, das gerade dem Unwuchtmoment mu in dieser Winkeiposition entspricht. Das Unwuchtmoment mu setzt sich dabei aus dem Unwuchtmoment der Messunwucht 40 und dem zu bestimmenden Unwuchtmoment aufgrund der Massenschwerpunktverschiebung des Sensorsystems zusammen, so dass der Störgrößenbeobachter 21 im Regelungssystem 20 nun einen geschätzten Wert m'ui für das gesamte Unwuchtmoment in dieser Winkelposition liefert.

Fig. 3 zeigt für den nächsten Verfahrensschritt eine Seitenansicht einer optischen Bank eines Sensorsystems 10 bei einer zweiten Messung mit einem zusätzlichen Gewicht 40 ¹ . Dabei wird ein zweckmäßiger Elevationswinke! im zulässigen Bereich des geregelten Sensorsystems 10 eingestellt, wodurch es zu einer Veränderung des Unwuchtmoments kommt, das aufgrund der Messunwucht 40' in dieser Stellung hervorgerufen wird, da sich ihr Abstand zur Drehachse entsprechend des Elevationswinkels ändert. Somit verändert sich auch das gesamte Unwuchtmoment in dieser Winkelposition. Wird nun wiederum das gesamte System in der Elevationsachse 14 sinusförmig bewegt, so gilt auch hier im Mittel wieder m _A =mu. Der Störgrößenbeobachter 21 liefert dann einen weiteren geschätzten Wert m'u2 für das gesamte Unwuchtmoment in dieser Winkelposition.

Fig. 4 zeigt für den letzten Verfahrensschritt eine Seitenansicht einer optischen Bank eines Sensorsystems 10 bei einer dritten Messung mit einem zusätzlichen Gewicht 40". Dabei wird die zusätzliche Messunwucht 40" hinten auf der optischen Bank des Sensorsystems 10 montiert. Diese Rückseite der optischen Bank befindet sich in der Darstellung der Fig. 4 auf der rechten Seite. Hierdurch kommt es erneut zu einer Veränderung des Unwuchtmoments, das aufgrund der Messunwucht hervorgerufen wird. Dieses wirkt in diesem Fall rückseitig. Damit wird auch das gesamte Unwuchtmoment in dieser Winkelposition verändert. Erneut findet dann eine sinusförmige Bewegung des Systems in der Elevationsachse 14 statt, so dass sich im Mittel am Störgrößenbeobachter 21 des Regelungssystems 20 wieder ein Schätzwert m'u3 für das gesamte Unwuchtmoment dieser Winkelposition einstellt. Mit den beschriebenen drei Verfahrensschritten und Messungen werden somit drei Werte m'u-ι , m'u2 und m'u3 für das Unwuchtmoment in den drei Winkelpositionen bestimmt bzw. geschätzt. Diese Werte werden vorzugsweise mit einer Mittelwertbildung geglättet und als bekannte Größen zur Lösung eines nichtlinearen Gleichungssystems verwendet, welches die physikalischen Zusammenhänge bei den drei Vei ahrensschritten wiedergibt. Damit wird unter Berücksichtigung der bekannten Messunwuchten 40, 40' und 40", die jeweils für die drei Messungen verwendet wurden, die Verschiebung des Massenschwerpunkts des geregelten Sensorsystems 10 bestimmt. Nach Bestimmung diese Verschiebung kann an dem Sensorsystem 10 gezielt ein Ausgleichsgewicht angebracht werden, um das System bezüglich seiner Elevationsachse auszuwuchten. Analog kann eine Auswuchtung des Systems bezüglich anderer Drehachsen erfolgen.

Bezugszeichenliste:

10 Sensorsystem, stabilisiert

11 Antrieb

12 Regelstrecke

13 Subtraktionspunkt

14 Elevationsachse

20 Regelungssystem

21 Störgrößenbeobachter

22 Zustandsbeobachter

23 Zustandsregler

24 Additionspunkt

30,31 A/D-Wandler, A/D-Schnittstelle

40 Messunwucht in erster Messposition

40' Messunwucht in zweiter Messposition

40" Messunwucht in dritter Messposition ω Winkelgeschwindigkeit, Istgröße

Θ Winkelposition, Istgröße

ü) _SO ii Sollwinkelgeschwindigkeit

θ ₃₀ ]ΐ Sollwinkelposition

ω' Gefiltertes Signal der Winkelgeschwindigkeit

θ' Gefiltertes Signal der Winkelposition mu Unwuchtmoment

m _A Drehmoment des Antriebs

m _G Drehmoment für Regelstrecke des Sensorsystems m _AiS0 || Solldrehmoment von Zustandsregler

mA,soij,G Solldrehmoment von Regelungssystem

Geschätzes Unwuchtmoment

m'ui.m'Lß.m'us Geschätzer Wert für eine Messung mit bekannter Messunwucht