Nachhängen

Hintergrund

In dem einführenden Artikel zu Überlastungserscheinungen wurde das Nachhängen bereits als Einstieg besprochen. In diesem Artikel soll der Effekt ein wenig näher beleuchtet werden. Grundsätzlich zeichnet sich der Effekt durch eine Art von Verschiebung aus. Dabei läuft eine Folgebewegung nicht synchron mit einer anderen Bewegung mit, sondern hängt etwas hinterher. Im Kampf taucht dieser Effekt zum Beispiel bei schnellen, vorher nicht bekannten Richtungswechseln auf oder wenn unbekannte Kräfte die eigene Bewegung stören.

Im folgenden Beispiel versucht ein Partner der Auf-und-Ab-Bewegung zu folgen. Der Partner, der die Bewegung vorgibt, kann den Zeitpunkt der Richtungswechsel völlig frei wählen. Der Partner der folgt, versucht der Bewegung möglichst gut zu folgen. Das Beispiel ist sehr allgemein gehalten. Es gilt aber eigentlich immer, sobald für eine Bewegung auf Reize getriggert wird (z.B. Abfangen von Angriffen in Form von Blocken, Wegschlagen, …). Die Abläufe sind stark idealisiert. Normalweise überlagern sich weitere Effekte (z.b. Überschwingen) und das Nachhängen tritt nicht in dieser „reinen“ Form auf1An dieser Stelle wird der Regler nicht „aggressiv“ genug eingestellt. Der Regler könnte auch die Muskeln stärker ansteuern als direkt benötigt, um sich eine Vorsprung aufzubauen. Das ist eigentlich der realere Fall und sorgt dafür, dass lange Zeit kein Nachhängen auftritt. Allerdings hat das wieder andere Nachteile, wie bspw. ein Überschwingen..

 

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Zum Einstieg ist die Geschwindigkeit sehr niedrig und beide Bewegungen verlaufen synchron2Zur Übersichtlichkeit haben beide nicht die gleiche Auslenkung. .

 

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Im Bode-Diagramm findet sich dieser Zusammenhang über den Phasenwinkel wieder. Ein Nachhängen deutet sich als negativer Winkel an. Wieder gilt bei diesem Beispiel, dass andere Effekte außen vorgelassen werden. Der Arbeitspunkt liegt in diesem Fall also noch weit vom Übergangsbereich, in dem das Nachhängen massiv wird, weg.

 

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Sobald die Geschwindigkeit eine gewisse Grenze überschreitet, findet ein kurzes Nachhängen statt. Der Partner schafft es aber diese Abweichung auszupassen und sich synchron zu bewegen. Im Regelkreis wird dazu die Abweichung detektiert. Dann verändert sas innere Modell den Sollwert, um den Wendepunkt der eigenen Bewegung einzuleiten. Der Regler gibt dann die Stellsignale an die Muskeln und der Arm erreicht wieder eine synchrone Bewegung mit dem Partner. Dieser Vorgang belastet den Regelkreis und bewegt ihn kurzzeitig in den Übergangsbereich. Nach diesem Vorgang verläuft aber wieder alles synchron3Im zeitlichen Verlauf müsste jetzt die Bewegung gestaucht dargestellt werden, um den schnelleren Ablauf darzustellen. Darauf wird hier aus Gründern der Übersichtlichkeit verzichtet. .

 

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Beim Erreichen der nächsten kritischen Geschwindigkeitsgrenze bleibt ein Nachhängen bestehen. Es gelingt dem Partner nicht mehr, seine Bewegung zu synchronisieren. Jetzt findet der gleiche Prozess wie zuvor statt. Nur ist der Regelkreis an der unteren Grenze zur Überlastung. Es ist bereits der nächste Wendepunkt erreicht, welcher erneute Anpassungen benötigt. All die Prozesse der Detektion, Sollwertanpassung und Muskelansteuerung benötigen zu viel Zeit. Damit liegt der Arbeitspunkt jetzt permanent im Übergangsbereich. Der Partner hängt dauerhaft hinterher.

 

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Würde man die Umstände anpassen, so würde das Nachhängen erst bei höheren Geschwindigkeiten auftreten. Wenn der Partner zum Beispiel immer an den gleichen Wendepunkten die Richtung ändert, taucht das Nachhängen erst bei höheren Geschwindigkeiten auf. Der Grund liegt darin, dass die Wendepunkte jetzt als Muster im inneren Modell antizipiert werden können. Das spart Zeit im Regelkreis, da das innere Modell für das Muster die Sollwerte bereithält und diese zum bekannten Zeitpunkt startet. Bisher mussten die Sollwerte immer erst zum Zeitpunkt des Wendens bestimmt werden. Der Nachteil liegt in der Abhängigkeit von diesem Modell. Es muss mit den wahren Abläufen sicher übereinstimmen. Sonst verkehrt sich der Vorteil ins Gegenteil und das Nachhängen nimmt noch stärker zu. Der Übergangsbereich kann sogar noch unter die Grenze der normalen Wahrnehmung rutschen, da die nötigen Anpassungen bei einer Fehlantizipation viel Zeit kosten.

 

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Ursachen

Die Ursachen für das Nachhängen liegen in den Zeitverzögerungen, welches jedes Regelelement in den Ablauf einbringt. Es lassen sich sehr bedingt die Ablaufzeiten für die einzelnen Elemente bestimmen. Bei Schmidt und Lee werden für die Elemente jeweils Versuchsabläufe mit Ergebnissen vorgestellt. Es spielt in der täglichen Anwendung allerdings kaum eine Rolle, ob man diese Zeiten im Kopf hat. Am Ende zählen Belastungstests und das Wissen, dass diese Zeiten existieren und wie sich diese auswirken. Alle Elemente mit ihrer eigenen Zeit können als Summe aufgefasst werden. Die Summe bestimmt die Durchlaufzeit durch den Regelkreis, bis wieder Anpassungen vorgenommen werden können4Diese Summenbildung ist nicht (!) richtig. Es ist an dieser Stelle didaktisch ausreichend. Es sind hier auch parallel ablaufende Prozesse enthalten. Damit ist es nicht als Gesamtsumme darstellbar. Für die Anwendung von Methoden zur Optimierung von Bewegungen spielt dieser Zusammenhang aber meist keine Rolle, da man über Belastungstests mit Versuch-Irrtums-Ansätzen auch zu guten Ergebnissen kommt. Für Schüler ist es auf diese Art und Weise auch leichter verständlich. . Je nachdem wie ein Element ausgeführt wird, bringt es eine längere Totzeit ein (z.B. gar nicht identifizieren = schnell, alles identifizieren = sehr langsam).

 

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Jede Situation mit einem Gegner stellt je nach Ablaufgeschwindigkeit nur eine gewisse Zeit für Anpassungen zur Verfügung. Wenn diese Zeit im Verhältnis zu der Summe an Totzeiten zu schlecht wird, beginnt zuerst das Nachhängen zu wirken.

 

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Dieser Zusammenhang ist sehr wichtig. Es gilt immer sich die Situation mit deren Anforderungen zu verdeutlichen. Am Ende zählt dieses Verhältnis der Zeiten, nicht die absoluten Totzeiten.

Ein einfaches Beispiel wäre Autofahren mit ständigem Öffnen und Schließen der Augen. Damit steht nicht immer die Information zur Verfügung, wie die Straße geschaffen ist. Bei geschlossenen Augen wird also eine Totzeit eingebracht. Erst mit dem Öffnen der Augen kann wieder eine Lenkbewegung zur Anpassung erfolgen. Wenn Strecken eher langgestreckt sind und man langsam fährt, stellt das Schließen der Augen kein Problem dar. Die Totzeit verlangsamt zwar die Anpassung, ist im Verhältnis (!) mit der verfügbaren Zeit aber kein Problem. Wenn die Strecke sehr kurvig ist und man schnell fährt, wird ein Unfall nicht vermeidbar sein. Die verfügbare Zeit wird zu gering. Die Totzeit kann nicht kompensiert werden.

 

Lösungsansätze

Es ist also wichtig die Dinge immer im Verhältnis zu sehen. Isolierte Betrachtungen der Totzeiten können schnell zu Fehleinschätzungen führen. Wenn eine Situation keine hohen Anforderungen stellt, kann ein Nachhängen vielleicht sogar akzeptiert werden. Bei Bewegungskonstruktionen ist dieses Verhältnis eine Stellschraube, um von zu starken absoluten Forderungen nach Geschwindigkeitsoptimierung loszukommen und andere Wege einzuschlagen. Diese Zusammenhänge sind komplex und müssen dementsprechend mit Methoden für komplexe Probleme bearbeitet werden.

Es gibt diverse Lösungsansätze; alle mit Eigenheiten und Nachteilen. Um diese Ansätze gedanklich einordnen zu können, müssen immer alle Effekte betrachtet werden (siehe diese Herangehensweisen). Deswegen werden hier ohne weitere Einordnung nur kurz ein paar Lösungsansätze vorgestellt.

Regler anpassen

Als erste Möglichkeit wird der Regler im Regelkreis „aggressiver“ eingestellt. Damit werden die Stellsignale an die Muskeln verstärkt. Dadurch werden Abweichungen, wie ein mögliches Nachhängen, schneller ausgeregelt. Der Nachteil liegt darin zu wissen, um wieviel stärker man die Muskeln ansteuern kann. Bei einer zu starken Ansteuerung landet man gleich bei der nächsten Überlastungserscheinung, dem Überschwingen.

Verringern der eigenen Totzeiten

Die Situation mit dem Gegner stellt bestimmte Anforderungen an Bewegungen. Wenn möglich, können die Elemente des Regelkreises anders eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Identifikation variiert werden in der Bandbreite zwischen „alles“ oder „nichts“ identifizieren. Wenn möglich, wählt man gerade die Stufe an Identifikation, welche für die Situation gerade noch passend erscheint. Auf diese Art und Weise kann jedes Element betrachtet und die Totzeiten optimiert werden.

Vergrößern der gegnerischen Totzeiten

Für diesen Ansatz wird versucht das Verhältnis aus eigener verfügbarer Zeit und den Anforderungen des Gegners zu verbessern. Wer bei sich selbst nichts weiter optimieren kann, muss es dem Gegner schwer machen (siehe Ansatz Quelle Kopplung Senke). Zum Beispiel kann man versuchen den Gegner zu zwingen, mehr zu identifizieren, indem man selbst scheinbar zu viele Informationen zur Verfügung stellt. Man dreht also die Ansätze, welche es einem selbst schwer machen, um und wendet es auf den Gegner an5Auch hier gilt wieder, sich das Gesamtbild anzusehen. Es kann sich auch lohnen die Totzeiten des Gegners zu verbessern. Bei Finten wird dieser Ansatz verwendet. Der Gegner soll auf die Finte ansprechen. Wenn dazu seine Totzeiten verlängert werden, kann es sein, dass er nicht auf die Finte anspricht, da diese außerhalb seiner Möglichkeiten liegt..

Fußnoten   [ + ]

1. An dieser Stelle wird der Regler nicht „aggressiv“ genug eingestellt. Der Regler könnte auch die Muskeln stärker ansteuern als direkt benötigt, um sich eine Vorsprung aufzubauen. Das ist eigentlich der realere Fall und sorgt dafür, dass lange Zeit kein Nachhängen auftritt. Allerdings hat das wieder andere Nachteile, wie bspw. ein Überschwingen.
2. Zur Übersichtlichkeit haben beide nicht die gleiche Auslenkung.
3. Im zeitlichen Verlauf müsste jetzt die Bewegung gestaucht dargestellt werden, um den schnelleren Ablauf darzustellen. Darauf wird hier aus Gründern der Übersichtlichkeit verzichtet.
4. Diese Summenbildung ist nicht (!) richtig. Es ist an dieser Stelle didaktisch ausreichend. Es sind hier auch parallel ablaufende Prozesse enthalten. Damit ist es nicht als Gesamtsumme darstellbar. Für die Anwendung von Methoden zur Optimierung von Bewegungen spielt dieser Zusammenhang aber meist keine Rolle, da man über Belastungstests mit Versuch-Irrtums-Ansätzen auch zu guten Ergebnissen kommt. Für Schüler ist es auf diese Art und Weise auch leichter verständlich.
5. Auch hier gilt wieder, sich das Gesamtbild anzusehen. Es kann sich auch lohnen die Totzeiten des Gegners zu verbessern. Bei Finten wird dieser Ansatz verwendet. Der Gegner soll auf die Finte ansprechen. Wenn dazu seine Totzeiten verlängert werden, kann es sein, dass er nicht auf die Finte anspricht, da diese außerhalb seiner Möglichkeiten liegt.

Der Artikel wurde am 22. Februar 2015 unter der Kategorie Wissen (in Überarbeitung) veröffentlicht.