Benutzer Diskussion:HeinrichKü/Entwurf „Regelstrecke“

Hallo HeinrichKü, ich habe die Formeln auf den Tex-gerechten Stand gebracht. Gleichzeitig auch schon einige ungenaue Formulierungen (hoffentlich) korrigiert. Solltest Du damit nicht einverstanden sein, kannst Du das jederzeit revertieren.

Die Problematik Ziegler/Nicols ... gehört eher in den Artikel "PID-Regler" und wird außerdem in Faustformelverfahren (Automatisierungstechnik) behandelt. Die Systemidentifikation kann hier im Prinzip beschrieben werden. Details gehören in den speziellen Artikel. Wendetangenten- und Zeitprozent-Methode sind hier sicher gut aufgehoben. Auch der Abschnitt "Nichtlineare Regelstrecken" ist sehr wichtig. Darüber findet man in der Wikipedia nichts zusammenhängend Dargestelltes.--JBerger 14:06, 24. Feb. 2008 (CET)

Der Abschnitt "nichtlineare Regelstrecken" ist sehr gut gelungen. Er gibt einen Überblick über die Probleme ohne zu sehr in das Detail zu gehen. Die Abbildungen sind aussagekräftig. Weiter so.

Zu Deinen Bemerkungen zu meiner Überarbeitung: Den Satz mit der Störgröße habe ich gestrichen, weil in einem linearen System auch für Störgrößen das Superpositionsgesetz gilt. (Oder irre ich mich?)--JBerger 10:52, 5. Mär. 2008 (CET)

Hallo HeinrichKü, ich habe in dem Abschnitt "Charakterisierung der Regelstrecken" einige Änderungen vorgenommen. Die Gleichung mit den Zeitkonstanten T... usw. ist identisch zu der vorhergehenden. Die Aussage T seien Zeitkonstanten ist falsch. Sie müßten in derselben Potenz wie die Frequenz s stehen! Sie werden aber auch nicht benötigt. Alle Informationen stehen in a... und b... . Mit der Tabelle der Grundglieder habe ich noch einige Probleme. Ein Übertragungsglied wird u.a. durch die Übertragungsfunktion (gebrochen rationale Funktion der Frequenz) beschrieben. Die Grundglieder sind P-, D- und I-Glied. Die Aufteilung in "steht es im Zähler oder Nenner" bringt keinen Erkenntnisgewinn. Diese Änderung habe ich noch nicht vorgenommen. Es kann ja sein, daß Du diese Darstellung Gründe begründen kannst. Ich hoffe, Du nimmst mir die Änderungen nicht übel. Bei anderer Meinung kannst Du es wieder zurück setzen.--JBerger 18:52, 7. Mär. 2008 (CET)

Hallo JBerger, ich habe die neuen Änderungen nur überschlägig angesehen und glaube das ist ok. Ich arbeite z.Z. sehr intensiv an dem Hauptkapitel Regler, „Entwurf und Realisierung von Standardreglern“, weil ich das Kapitel „Experimentelle Identifikation der Regelstrecken“ nicht unabhängig von Reglern und Regelkreisen betrachten kann. Ich schätze in 2 bis 3 Tagen damit fertig zu sein. Dann geht’s weiter mit den Regelstrecken. Du würdest mir helfen, diesen Text kritisch zu lesen!

Wenn die Störgröße am Eingang der Regelstrecke angreift, gilt das Superpositionsprinzip nur innerhalb der Störgrößen-Übertragungungsfunktion, also innerhalb der Regelstreckenglieder.

Das Superpositionsprinzip gilt grundsätzlich für alle linearen Übertragungsglieder (und damit auch für zusammengesetzte Übertragungsstrecken). Wo das Signal angreift ist völlig unerheblich.--JBerger 15:57, 11. Mär. 2008 (CET)

Hallo HeinrichKü, Das Kapitel "Experimentelle Indentifikation von Regelstrecken" ist sehr wichtig. Aber es passt besser in den Artikel "Regelstrecke". Der Zusammenhang mit den Reglern ist in Faustformelverfahren (Automatisierungstechnik) (Ziegler ...) beschrieben. Hier ist die Modifikation (warum Identifikation) und die Methodik (prinzipiell) gut aufgehoben. Details können in separaten Artikeln behandelt werden. Wenn es Dir gelingt, das Problem im Stil von ""Nichtlineare Regelstrecken" zu beschreiben, währe es sicher sehr gut. Aber gemeinsam werden wir das schon in den Griff bekommen. Ich bin gespannt auf den Entwurf.--JBerger 15:57, 11. Mär. 2008 (CET)

Hallo, das war ein Missverständnis, Kapitel „Experimentelle Identifikation von Regelstrecken“ soll natürlich im Hauptkapitel „Regelstrecken“ bleiben. Was das Problem Superpositionsprinzip angeht, dies kann man relativ einfach simulieren. Das mache ich erst nach Fertigstellung des Hauptkapitels „Regelstrecke“. Das Unterkapitel „Führungsverhalten-Störverhalten“ unter „Entwurf und Realisierung von Standardreglern“ ist ohnehin noch nicht (anspruchsvoll) bearbeitet. --HeinrichKü 18:35, 11. Mär. 2008 (CET)

Hallo, der Abschnitt "Systemidentifikation" ist gelungen. Ich habe aber einige Formeln an Tex angepasst.--JBerger 17:35, 20. Mär. 2008 (CET)

Hallo HeinrichKü, ich habe mir den Artikel noch einmal angesehen und einge stilistische Veränderungen vorgenommen sowie Formeln angepasst bzw. korrigiert. Bezüglich "instabiles PT1-Glied" und "Instabiles PT2-Glied" habe ich einige Probleme. Wir betrachten hier Regelstrecken als ein technisches System. Ein reales PT1-Glied (und auch Reihen- oder Parallelschaltungen von diesem) können nicht instabil werden, denn das hätte eine ständige Energieabgabe des Energiespeichers zur Voraussetzung. Da ist aber der Energieerhaltungssatz dagegen. Bei dem linearen, zeitinvarianten Schwingungsglied kann weder der Faktor der rücktreibenden Kraft noch der Reibungskoeffizient negativ werden. Die einzige Möglichkeit des Auftretens von instabilen linearen, zeitinvarianten Regelkreisen ist die Rückkopplung! Die entsprechenden Kapitel habe ich noch nicht gestrichen, bin aber der Meinung, das sie als mathematische Möglichkeit nicht in den Beitrag gehören.

Zu "Verfahren zur Ermittlung der Modellregelstrecke":

In allen 4 Beispielen ist die Originalfunktion bekannt (angegeben). In der Realität ist dem nicht so! Es sind keine Kriterien für die Wahl der Modellfunktion ersichtlich. Dem Verfahren der Wendetangente ist hier der Vorzug zu geben.

Den Abschnitt über PC-Programme habe ich in Arbeit und werde ihn demnächst fertigstellen. Es gibt also noch viel Arbeit.--JBerger 11:20, 17. Apr. 2008 (CEST)

Hallo JBerger,

Instabile PT1/2-Glieder:

Ich hoffte, dass aus der Artikeleinleitung die Definition der instabilen (nichtregulären) PT1/2-Glieder verstanden würde.

• Ein instabiles TP1/2-Glied entsteht – wie Du es beschrieben hast – durch positive Rückkopplung, oder
• Durch das Verhalten der Massen bei natürlichen Beschleunigungskräften wie in der Gravitation oder im Magnetfeld. Anwendungen sind meines Wissens Lastkräne (Modell aufrecht stehendes Pendel) oder Magnetschwebebahn. Die Kräfte werden durch natürliche Anschläge begrenzt.

Modellregelstrecken

können beliebig definiert werden, sie sollten allerdings realitätsnah sein. Die Modellregelstrecke - definiert durch Totzeit und 2 TP1-Glieder - hat den Vorteil, dass ein PID-Regler in Produktdarstellung unmittelbar für die Führungseigenschaft eines Regelkreises durch Polstellen-Nullstellenkompensation und Kreisverstärkung K = 0,6 / Tt (10 % Überschwingung) optimal eingestellt werden kann. Warum das so ist, erläutert der Artikel „Entwurf und Parametrierung von Standardreglern“. Damit ist ein entscheidender Vorteil für die einfache und genaue Parametrierung eines Regelkreises gegeben. Dass das Modell und das Original die nahezu gleichen Eigenschaften im geschlossenen Regelkreis haben, kann man im Artikel „Regelstrecke“ natürlich nicht demonstrieren.

Die 4 Regelstreckenbeispiele sollen nur die zu erwartende theoretische Genauigkeit verschiedener Strecken symbolisieren (also 3 % Fehler bei Strecken mit unrealistischen gleichen Zeitkonstanten und 1 % für normale Strecken mit dominanter Zeitkonstante. Man kann natürlich Kürzungen vornehmem auf Kosten der Verständlichkeit.

Das dargestellte Grafikbeispiel mit der Zickzack-Kennlinie entspricht der Realität, wie die Daten einer an sich unbekannten Regelstrecke (die natürlich bekannt war) durch realistische Messpunkte aufgenommen wurde und daraus eine Modellregelstrecke bestimmt wurde.

Gib mir bitte Bescheid, ob diese beiden Punkte – Instabile T1/2-Glider und Modellregelstrecke - nun klarer geworden sind. Ich kann mir dann überlegen, ob man die beiden Unterartikel besser beschreiben kann, ohne alles aufzublähen.HeinrichKü 19:45, 18. Apr. 2008 (CEST)

Hallo HeinrichKü

Danke für die schnelle Reaktion. Zu dem Punkt "instabile..":

Das inverse Pendel ist ein nichtlineares Übertragungsglied. Es steht für die rücktreibende Kraft nicht x sondern sin(x) (oder cos(x), so genau kenne ich das nicht aus dem Gedächtnis). Eine Linearisierung um x=0 ist nicht möglich, da es kein Ruhepunkt ist. Die Magnetschwebebahn kann ich nicht beurteilen. Aber es liegt der Verdacht nahe, daß es sich auch hier um ein nichtlineares System handelt.

Zu den Regelstreckenbeispielen:

Die Zickzack-Kennlinie ist sehr gut. Sie zeigt genau das zu lösende Problem. Wenn Du dieses zum Ausgangspunkt der Betrachtungen machst und das Verfahren noch etwas tiefer begründest ist es in Ordnung. Es ist auf alle Fälle leichter zu verstehen als die klassischen Verfahren. Siehe bitte mal nach Systemidentifikation. Dort habe ich das Wendetangentenverfahren beschrieben. Es ist aber so trocken geworden, daß ich auf Deine (scharfe) Kritik hoffe.--JBerger 18:38, 19. Apr. 2008 (CEST)

Hallo JBerger,

danke für die Hinweise zu den monoton instabilen Systemen. In der Fachliteratur werden Berechnungsbeispiele immer häufiger dargestellt. Anwendungen sind „invertiertes Pendel“ (Transport aufrechtstehender Rakete auf dem Wagen, Ladebrücke beim Schiff oder Güterzug), „Magnetschwebekörper“ (Positionierung beim Anfahren einer Magnetschwebebahn). In beiden Fällen wird für kleine Abweichungen um den Arbeits-punkt linearisiert. Ich überlege mir da noch Textergänzungen.

Ebenso werde ich das Verfahren der Modellstrecke Totzeitglied + TP2-Glied etwas vereinfachen, in dem ich die verschiedenen Anwendungen der Originalstrecke in Bezug auf den zu erwartenden Fehler per Text beschreibe ohne Übertragungsfunktionen. Das Verfahren wird ergänzt durch Konstruktion des Modells mit TP2-Glied und Totzeitglied Tt und Umwandlung in TP1-Glied + TP2-Glied mit Tt=T1. Das Ergebnis bringt nahezu Deckungsgleichheit der Sprungantwort des Originals mit dem Modell.HeinrichKü 16:10, 24. Apr. 2008 (CEST)

Bemerkungen zur aktuellen Fassung

Hallo HeinrichKü habe Deine neue Fassung gelesen. Hier einige Bemerkungen dazu.

1. Wiederholung: instabile PT1- oder PT2-Glieder gibt es in der Realität nicht. Das von Dir genannte Beispiel inverses Pendel ist falsch. Die Linearisierung bringt nichts, weil das ein mathematisches Verfahren ist. Die existierende Regelstrecke richtet sich natürlich nicht nach diesen Absichten eines Automatisiereungstechnikers. Beschränkung des Ausschlags führt wieder zu einem nichtlinearen System!

2. Verwendung von Begriffen: in dem Artikel werden oft die Begriffe "Amplitude", "Kennlinie" und "Definition" in einem völlig falschen Zusammenhang benutzt. Das ist für eine Enzyklopädie nicht tragbar.

3. Lemma Regelstrecke: Alle bezüge zu "Regler" sind in diesem Umfeld nicht relevant. Ziegler u.a. haben nichts mit der Systemidentifikation zu tun. Das sind Einstellregeln für Regler (die hier nicht betrachted werden)!

4. Systemidentifikation: Das von Dir beschriebene Verfahren ist in der Literatur nicht bechrieben (sollteste Du eine Stelle zitieren können, gib sie bitte an) ansonsten ist es als in der WP verpönt Selbstdarstellung sofort zu löschen. Einige Aussagen z.B. zur Fehlerbtrachtung sind nicht haltbar.

5. Logik: Du hast einige Bemerkungen zu dem Artikel Regler gemacht, die ich Dir noch einmal ins Gedächtnis rufen möchte (Zitat aus der Dikusion):

Beurteilt man das Hauptkapitel „Regler“ bis einschließlich „Lineare Standardregler“ in Bezug auf den fachlichen Inhalt und insbesondere die beiden Einführungskapitel, dann ist das Geschriebene alles andere als Stand des bekannten Wissens. Man kann es als sehr unprofessionell bezeichnen.Das ist sicher bitter für diejenigen zu hören, die sich der Mühe unterworfen haben, Zeit zu investieren und ihr bestes Wissen in Wikipedia eingebracht haben. Natürlich war es schon immer einfacher, bestehende Texte zu verbessern, außerdem ist manche fachliche Definition Ermessenssache und einige Teilkapitel sind OK.

Dieses trifft auch für Deinen Entwurf "Regelstrecke" in vielen Punkten zu.

Ich bin gern bereit Dir bei der Beseitigung der stilistischen Probleme und der logischen Unzulänglichkeiten zu helfen. Du hast schon so viel Kraft und Zeit in diesen Artikel investiert, daß er nicht sterben darf. Aber eine Diskussion zwischen uns bringt nicht soviel. Es muß in die Öffentlichkeit. In der Hoffnung. daß du diese Bemerkungen nicht wieder als "Oberlehrermentalität" auffast verbleibt:--JBerger 18:58, 5. Jun. 2008 (CEST)

Hallo JBerger

Deine stark emotional geprägte Unterbewertung des derzeitigen Standes meines Entwurfs „Regelstrecke“ erkläre ich mir dadurch, dass Dir das sachliche Ergebnis der von Dir gewünschten „scharfen kritischen Stellungnahme“ zum Artikel „Systemidentifikation / Wendetangentenverfahren“ missfallen hat.

Eine unter Punkt 5 zitierte von mir geschriebene gut begründete Beurteilung aus einem anderen fachlichen Zusammenhang herauszunehmen und pauschal zum Artikelentwurf „Regelstrecke“ zu präsentieren, ist ein Verfahren, das auch in der Politik öfter Anwendung findet. Es ist kaum zu verstehen, dass ein ca. 95 %-fertiger Entwurf „Regelstrecke“, in dem Du selbst viele formale Korrekturen durchgeführt hast, plötzlich von Dir der Unprofessionalität verdächtigt wird.

Deine abschließende Erklärung, den Artikel wegen der Fleißarbeit nicht sterben zu lassen, ist ein grotesker Witz mit hohem Maße an Überheblichkeit.

Hier meine Stellungnahme:

Zu 1: Instabile Regelkreisglieder gibt es nicht in der Realität

Die Wiederholung einfacher Aussagen muss deshalb noch nicht der Weisheit letzter Schluss sein.

Ich klammere mich nicht an der Darstellung instabiler Systeme, aber in den meisten Fachbüchern der letzten 40 Jahre werden sie aufgeführt und Berechnungsbeispiele gegeben. Deshalb müssen sie benannt werden, weil aktuelle Fachbücher dieses Thema sehr detailiert wiedergeben. Es sei denn, Du könntest z.B. Prof.Dr.Gerd Schulz und Co die Veröffentlichung falscher Darstellungen zu diesem Thema nachweisen.

Berechnungsbeispiele des inv. Pendels und Anwendungen sind nachzulesen unter:

• "Regelungstechnik 1, von Gerd Schulz, 3. Auflage / 2004“, Seite 77, unter Google 2. Auflage einsehbar., und
• „Regelungstechnik für Ingenieure von Reuter / Zacher, Ausgabe 11 /2003“ Seite 248,

Unter Google findet man 2140 Beiträge zum Thema „Instabile Regelstrecken“ und 836 Beiträge zum Thema „Invertiertes Pendel“- in natürlich unterschiedlichsten Qualitäten

Es schadet nicht, sich zu informieren.

Zu 2: Verwendung von Begriffen

• Der Begriff „Amplitude“ einer periodischen oder nichtperiodischen Funktion ist als der Scheitelwert des Funktionsverlaufs definiert . Umgangssprachlich charakterisiert der Begriff „Amplitude“ die Stärke bzw. die Intensi-tät eines Signals. Ich gebe zu, dass die Bezeichnung Amplitude für die Ordinatenachse einer Darstellung nicht ganz korrekt aber auch nicht missverständlich ist. Wenn man die Bezeichnung Xe(t) oder Xa(t) nicht verwenden möchte, die Bezeichnungen „Intensität“ oder „Funktionsverlauf“ klingen auch nicht besser.. Die Diagramme dahingehend zu ändern ist eine beträchtliche Arbeit.

• Die Bedeutung der Begriffe „Kennlinie“ und „Definition“ gehören zum Grundschulwissen. Umgangssprachliche Abweichungen kann man nicht ausschließen. Erbsenzähler könnten Anstoß daran nehmen.

Zu 3. Lemma Regelstrecke Ziegler Nichols usw.

Da muss ich widersprechen: konzentrierte Bezüge zu Reglern sind relevant. Die Identifikation einer Regelstrecke dient ausschließlich der optimalen Konstruktion bzw. der Parametrierung eines Reglers.

Es gibt keine eigenen Unterartikel „Ziegler Nichols-Verfahren“ mehr, aber Hinweise müssen auf das entsprechende Lemma bekannt gegeben werden - schon wegen des hohen Bekanntheitsgrades. Das gleiche gilt auch für das T-Summenregel-Verfahren.

Zu 4. Systemidentifikation durch die Impulsantwort, Deine Verdächtigung auf Selbstdarstellung

Bei diesem Artikel handelt sich hier um Deckungsgleichheit der Kennlinien einer Impulsantwort eines Modells und einer unbekannten Regelstrecke analog des Verfahrens mit der Sprungantwort, was Stand der Technik ist und das Du auch für gut befunden hast.

Die Beschreibung stellt in 4 Zeilen einen sinnvollen Arbeitsvorgang dar, wie man erst den Scheitelwert der Modell-Sprungantwort und dann den Rest der Kennlinie zur Deckung mit dem Original bringen kann. Diese Erkenntnis ergibt sich automatisch, wenn man sich damit beschäftigt, hilft aber weniger erfahrenen Interessenten.

Selbstdarstellung kann ich nicht erkennen!

Die angegebenen Fehlerbetrachtungen – Du meinst das Modellverfahren mit der Sprungantwort – sind durch zahlreiche Berechnungen erhärtet.

Zu 5. Logik

Falsche Logik: Für Deine in diesem Fall weitschweifig zelebrierte Analogie eines anderen Sachverhaltes gibt es von Dir weder eine begründete Erklärung noch ein besseres Konzept. Angesichts unserer früheren Zusammenarbeit frage ich mich, hast Du eine derartige Polemik nötig?

Weiteres Vorgehen

Die Vorstellung des „Entwurf Regelstrecke“ habe ich unter den Diskussionsseiten „Regelstrecke“ und „Regler“ bekannt gegeben.HeinrichKü 10:12, 13. Jun. 2008 (CEST)

Hallo, zu deiner Stellungnahme:

zu 1.

Ich sprach von instabilen PT1- und PT2-Gliedern. Diese existieren nicht in der Realität. Bitte achte auf die exakte Verwendung von Begriffen.

zu 2.

Wenn die Begriffe „Kennlinie“ und „Definition“ zum Grundschulniveau (über dem ich natürlich stehe) gehören, warum verwendest Du sie nicht entsprechend?

zu 3.

Das Lemma ist "Regelstrecke" und nicht "Regler". Einstellregeln haben nun wirklich nichts mit der Beschreibung des Begriffs "Regelstrecke" zu tun.

zu 4.

Du schreibst ja selbst, daß es keine Literatur zu diesem Punkt gibt. Also Selbstdarstellung.

zu 5.

Es gibt noch eine ganze Reihe von Ungenauigkeiten und Fehlern in dem Beitrag. Aber da Du jede Kritik persönlich nimmst, erspare ich mir die konkreten Hinweise an dieser Stelle.

Da jetzt nahezu jeder Zugriff auf Deinen Beitrag hat, wird es hoffentlich Rückkopplungen von den Lesern geben.--JBerger 18:56, 20. Jun. 2008 (CEST)

Hallo: meine Stellungnahme zu Punkten 1 und 4

• Zu 1: Instabile PT1 bzw. PT2-Glieder gibt es nicht in der Realität

Es handelt sich hier wohl um Deine persönliche These. Du solltest meine Empfehlung zur Fachliteratur lesen: "Regelungstechnik 1, von Gerd Schulz, 3. Auflage / 2004“, Seite 78/79“ zu Bewegungsgleichungen eines Pendels. Die dargestellte Übertragungsfunktion der Drehbewegung mit der Kraft Fz als Eingangsgröße und dem Drehwinkel φ als Ausgangsgröße lautet:

Fs(s) = b0 / (s²-a0). Nach meinem Wissenstand ist das ein instabiles PT2-Glied, das man faktoriell zerlegen kann in

Fs(s) = b0 / [a0* (T*s+1)* (T*s-1)] mit T = Wurzel 1/a0

• Zu 4: Streckenanalyse mit der Impulsfunktion - Verdacht auf Selbstdarstellung

Ich habe niemals geschrieben, dass es keine Literatur zu diesem Punkt gibt. Die Systemanalyse einer Strecke oder eines Regelkreises mit der Impulsfunktion ist solange bekannt, wie es den Begriff „Delta-Distribution“ (auch δ-Funktion; Dirac-Funktion, -Impuls, -Puls, -Stoß) nach Paul Dirac gibt. Das von mir dargestellte Verfahren der Systemanalyse mit einem Streckenmodell und der Impulsantwort unterscheidet sich verfahrenstechnisch durch Nichts von dem Streckenmodell mit der Sprungfunktion. Wenn Du es wünscht, kann ich einen Admin bemühen, der die Klärung übernehmen kann.

• Weiteres Vorgehen: Ich werde in 1 bis 2 Wochen den „Entwurf Regelstrecke“ anstelle des bestehenden Artikels „Regelstrecke“ in der Artikelseite einsetzen. Bis jetzt sieht man, dass offenbar Fachleute den Entwurf noch nicht bemerkt haben oder nicht interessiert sind. .Jedenfalls können ratsuchende Techniker dann von der neuen Artikelseite profitieren.HeinrichKü 13:15, 27. Jun. 2008 (CEST)