Störungen des Regelkreises

Hintergrund

Das bisherige Modell des Regelkreis kann externe Störungen, z.B. Gegner, nicht abbilden. Im Kreisprozess wurde als Beispiel das Ausregeln einer neuen Position für den Arm vorgegeben. An dieser Stelle fehlt bisher die Möglichkeit einen Gegner zu modellieren. Wenn zum Beispiel ein Gegner den Arm auf seinem Weg blockiert, so wirkt er im Modell auf die Strecke im Regelkreis ein.

 

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Das heißt, dass zwar als Sollwert die neue Armposition vorgegeben wird, aber diese kann nicht erreicht werden. Der Regler detektiert die verbleibende Abweichung und erhöht das Stellsignal an den Muskel, um die Kraft weiter anzuheben. Damit erhöht sich Schritt für Schritt der Arbeitspunkt für die Kraft1Das Bode-Diagramm für die Kraft ist hier vereinfacht und Effekte wie das Überschwingen im Übergangsbereich sind nicht enthalten. Diese Effekte sind sehr dynamisch und hängen von der jeweiligen Situation ab. Deswegen ist die Übertragungsfunktion hier sehr „idealisiert“.

 

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Wenn die Kraft des Widerstandes erreicht und ausgeregelt wird, kann der Widerstand verschoben werden.

 

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Wenn die Kraft des Widerstandes nicht überwunden werden kann, verbleibt der Widerstand am Platz. Im Bode-Diagramm kann an dieser Stelle der Arbeitspunkt nicht weiter angehoben werden. Wichtig ist hierbei, dass man nicht wissen kann, wie hoch der Widerstand ist. Der notwendige Arbeitspunkt könnte irgendwo weiter rechts im Bode-Diagramm liegen.

 

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Mit diesem Hintergrund kann sehr genau herausgearbeitet werden, wie und wann man es schaffen kann mit der Kraft eines Gegners umzugehen. Letztendlich hat der Regelkreis Grenzen, welche mit Hilfe von Belastungstests bestimmt werden können. Das Hauptproblem liegt in dem Zeitverlust, bis der Regelkreis die Störung detektiert und ausgeregelt hat. Ein Gegner hätte für diesen Fall bereits seinen Angriff abgeschlossen. Zusätzlich verbleibt die Gefahr, dass die erzeugte Kraft nicht ausreicht und die Störung weiter die Strecke beeinflusst. In einer Anwendung würde das bedeuten, dass der Gegner den eigenen Arm weiter beeinflussen kann.

Für den Umgang mit Störungen gibt es viele Ansätze. Ein Teil versucht die Störung durch Antizipation schneller auszuregeln, andere Ansätze versuchen zu verhindern, dass die Störung überhaupt diese Wirkung entfalten kann. Die Ansätze lassen sich für die Analyse und Synthese in die Gruppen für Quelle, Kopplung und Senke einteilen. Anhand dieser Einteilung können dann die Verfügbarkeit und die Leistungsfähigkeit der Ansätze bewertet werden. Wie immer gilt, dass jeder Ansatz seine Vor- und Nachteile hat.

Fußnoten   [ + ]

1. Das Bode-Diagramm für die Kraft ist hier vereinfacht und Effekte wie das Überschwingen im Übergangsbereich sind nicht enthalten. Diese Effekte sind sehr dynamisch und hängen von der jeweiligen Situation ab. Deswegen ist die Übertragungsfunktion hier sehr „idealisiert“

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