Funktionsschar und Problem der Anfangsbedingung

Hintergrund

Die Übertragungsfunktion stellt in mit ihrer Definition immer nur genau einen Ablauf dar. Sobald allerdings zu einem beliebigen Zeitpunkt in einer Bewegung eine Änderung vorgenommen werden soll, so befindet sich der innere Regelkreis in einem bestimmten Zustand (bspw. Ausregeln einer Bewegung) und muss mit dieser Änderung umgehen können. Diese Änderung kann bspw. eine bewusste Entscheidung sein (Schritt vorwärts, um Distanz zu verkürzen) oder eine Reaktion auf einen Angriff zum Gegner (Schritt zurück durch Wahrnehmung des gegnerischen Angriffs). Das bedeutet aber, dass mitunter nicht die gleichen Anfangsbedingungen für einen Bewegungsansatz bestehen. Das führt dazu, dass die gleiche Bewegungsvorgabe verschiedene Übertragungsfunktionen haben kann.

Ein einfaches Beispiel ist eine Armbewegung zu einer gewissen Position im Raum (kann bspw. eine Abwehr gegen einen gegnerischen Angriff sein). Wenn man sich mit dem Arm in einer Ruhephase befindet, ergibt sich für die Bewegung eine gewisse Übertragungsfunktion.

 

DE_Funktionsschar_und_Problem_der_Anfangsbedingung_01

 

DE_Funktionsschar_und_Problem_der_Anfangsbedingung_02

 

Wenn jetzt die Anfangsbedingung geändert wird, so verändert sich auch die Übertragungsfunktion. Wenn sich der eigene Arm durch eine andere vorhergegangene Bewegung gerade in eine andere Richtung bewegt hat, so muss nach der Anpassung des Sollwertes im Regelkreis erst die gerade stattfindende Bewegung aufgehoben werden (Wechsel des Sollwertes, Umschwenken mit Überwindung der Trägheit, …). Danach beginnt die Ausregelung der neuen Position.

 

DE_Funktionsschar_und_Problem_der_Anfangsbedingung_03

 

In der Übertragungsfunktion bedeutet dieser Zeitverlust eine Verschiebung des Übergangsbereichs nach links. Die Bewegung kann also bei dieser Anfangsbedingung nicht bis zu den gleichen Geschwindigkeitsgrenzen ausgereizt werden.

 

DE_Funktionsschar_und_Problem_der_Anfangsbedingung_04

 

Im umgekehrten Fall bewegt sich der eigene Arm bereits in Richtung der neuen geplanten Bewegung. In diesem Fall verschiebt sich der Übergangsbereich nach rechts. Es ist möglich eine höhere Geschwindigkeit zu erreichen. Der Sollwert muss zwar verändert werden, aber das Problem der Trägheit stellt sich nicht.

 

DE_Funktionsschar_und_Problem_der_Anfangsbedingung_05

 

DE_Funktionsschar_und_Problem_der_Anfangsbedingung_06

 

Zusammenfassend bildet die Übertragungsfunktion also die Abläufe im Regelkreis ab, wenn gestellte Anforderungen umgesetzt werden sollen. Jedes Erreichen des Übergangsbereichs ist ein Zeichen dafür, dass die „normalen“ Abläufe im Regelkreis überlastet sind. Jedes Überschreiten der Grenze deutet auf ein Zusammenbrechen der Abläufe im Regelkreis hin1Es gibt innerhalb des Regelkreises Kompensationsmechanismen, welche helfen diese Grenze mit bestimmten Randbedingungen zu verschieben. Außerhalb des Regelkreises gibt es weitere Kompensationsansätze, welche aber mit dem Regelkreis selbst nichts zu tun haben, sondern auf geschickter Vorplanung oder mechanischen Besonderheiten basieren. Diese Dinge auseinanderzuhalten ist sehr schwierig. Vor allem, da Kompensationsmechanismen meist eine heuristische Basis haben und deswegen mitunter auch schädigen können..

Dabei ist es in der Betrachtung egal, ob man äußere Reize (Gegner verkürzt die Distanz, …) reagiert oder ob eigene Bewegungen geplant und ausgeführt werden sollen (Entscheidung Distanz zu verkürzen, ….). Jeder Bewegungsablauf kann in dieser Darstellung abgeschätzt und abgebildet werden. Die Grenzen verschieben sich in Kombination aus dem eigenen Zustand des Körpers mit dem inneren Regelkreis zu den gestellten Anforderungen eines Gegners oder der Umwelt2An dieser Stelle können auch ungeahnte Effekte entstehen. Bei der Auswahl an Bewegungsansätzen kann es vorkommen, dass man sich selbst mit seiner Bewegung in den Überlastungsbereich hineintreibt und sogar darüber hinaus. Ein typisches Beispiel sind sehr schnelle gesteuerte Bewegungen, wie Schläge oder Tritte. Durch ihre hohe Geschwindigkeit erhält der Regelkreis vor Abschluss der Bewegung keine sensorische Rückmeldung mehr. Der Regelkreis ist dann so überlastet, dass zwar die Muskeln angesteuert werden, aber keine Anpassungsmöglichkeiten mehr möglich sind, bevor die Bewegung angeschlossen ist. Man ist diesen Bewegungen „ausgeliefert“.. Darin liegt die Stärke der Übertragungsfunktion. Sie führt all die Effekte sauber auf eine Darstellungsform zusammen und hilft damit Vergleiche zwischen Bewegungsansätzen zu ziehen.

 

DE_Funktionsschar_und_Problem_der_Anfangsbedingung_07

 

Diese Betrachtung als Kombination ist sehr wichtig. Es gilt nicht nur der isolierte Blick auf den Gegner, sondern auch der Blick auf die eigenen Möglichkeiten und die Umwelt. Erst der zusammenfassende Blick auf diese Aspekte (innen auf sich selbst und außen auf Gegner und Umwelt) ermöglicht eine differenzierte Sicht, welche sich nicht in Extremen verliert. Andernfalls werden einzelne Effekte schnell überbewertet (siehe Umgang mit Komplexität) und die Gegenmaßnahmen helfen zwar für einen bestimmten Effekt, schaden aber in anderen Bereichen (siehe Effekt der parallel ablaufenden Varianten). In Summe ergibt sich als immer eine Funktionsschar, welche den gesamten Bereich abdeckt und bei Betrachtungen immer etwas Sicherheit erfordert, um möglichst auch den Einfluss nicht betrachtete Fälle abzuschätzen.

 

DE_Funktionsschar_und_Problem_der_Anfangsbedingung_08

 

Abschätzungen für Bewegungskonstuktionen

Es kann bei Belastungstests nicht das Ziel sein für jede mögliche Kombination einen Test durchzuführen. Allerdings trägt eine Beschäftigung mit den entstehenden Effekten dazu bei, dass bereits vor der Bewegungskonstruktion viel stärker auf gewisse Dinge geachtet wird. Das bedeutet, dass die Einflüsse von Überlastungserscheinungen und andere Bewegungsprobleme auf die Übertragungsfunktion gleich von Anfang an mit betrachtet werden und man nicht in das „Reperaturdienstverhalten“ verfällt. Diese analytische Herangehensweise lässt Bewegungen entstehen, deren Potential Schritt für Schritt immer weiter angehoben wird, welche sauber dokumentiert werden und damit Folgegenerationen erhalten bleiben.

Problem der unbekannten Anfangsbedingung

Aus den Betrachtungen ergibt sich ein Bewegungsproblem, welches im Training immer separat mit betrachtet werden muss. Jede Körperhaltung oder Stellung wird den Übergangsbereich etwas verschieben. Dabei kann diese Verschiebung unterschiedlich groß ausfallen. Bestimmte Anfangsbedingungen werden aber tendenziell die Grenzen sehr negativ beeinflussen. Es gilt also immer zu hinterfragen, ob trainierte Bewegungen wirklich mit den möglichen Anfangsbedingungen belastet werden oder ob es noch andere regelmäßig auftretende Anfangsbedingungen gibt. Diese müssen zusätzlich mit betrachtet und bei Bedarf trainiert werden.

Ein typisches Beispiel sind Bewegungen, welche aus einer stehenden Ruheposition gestartet werden. In diesem Zustand können fast beliebige Bewegungen sehr schnell gestartet werden, da man vorbreitet ist und der Regelkreis nicht mit anderen Vorgängen belastet wird. Gerade wenn man versucht sich eine Bewegung frisch anzueignen, wird dieser Anfang bevorzugt. Wenn der eigentliche Einsatzfall aber davon abweicht und die geforderte Bewegung später während eines eigenen Vorwärtsschrittes gestartet werden muss, so ist der Regelkreis gerade mit dem Vorwärtsschritt belastet. Die Übertragungsfunktion wird sich also ändern, je nach den Anforderungen des Gegners und der Umwelt zum Guten oder Schlechten. Der Schritt kann helfen die benötigte Kraft aufzubringen, er kann aber auch durch die Trägheit des Körpers dafür sorgen, dass man in nicht erkannte gegnerische Angriffe hineinläuft. Die Betrachtung dieses Für und Wider ist eine der Hauptaufgaben bei Bewegungskonstruktionen.

Fußnoten   [ + ]

1. Es gibt innerhalb des Regelkreises Kompensationsmechanismen, welche helfen diese Grenze mit bestimmten Randbedingungen zu verschieben. Außerhalb des Regelkreises gibt es weitere Kompensationsansätze, welche aber mit dem Regelkreis selbst nichts zu tun haben, sondern auf geschickter Vorplanung oder mechanischen Besonderheiten basieren. Diese Dinge auseinanderzuhalten ist sehr schwierig. Vor allem, da Kompensationsmechanismen meist eine heuristische Basis haben und deswegen mitunter auch schädigen können.
2. An dieser Stelle können auch ungeahnte Effekte entstehen. Bei der Auswahl an Bewegungsansätzen kann es vorkommen, dass man sich selbst mit seiner Bewegung in den Überlastungsbereich hineintreibt und sogar darüber hinaus. Ein typisches Beispiel sind sehr schnelle gesteuerte Bewegungen, wie Schläge oder Tritte. Durch ihre hohe Geschwindigkeit erhält der Regelkreis vor Abschluss der Bewegung keine sensorische Rückmeldung mehr. Der Regelkreis ist dann so überlastet, dass zwar die Muskeln angesteuert werden, aber keine Anpassungsmöglichkeiten mehr möglich sind, bevor die Bewegung angeschlossen ist. Man ist diesen Bewegungen „ausgeliefert“.

Der Artikel wurde am 14. März 2015 unter der Kategorie Wissen (in Überarbeitung) veröffentlicht.