F0.1.2 Übergang von der Steuerung zur Regelung
Nachdem wir einige Erfahrung mit dem Erarbeiten einer Zeitplansteuerung bei der Befahrung einer grob vorgegebenen Linie gesammelt haben, wollen wir nun überlegen, wie eine Regelung aufgebaut sein könnte.
Verbal könnte man das so formulieren:
Eine Soll-Strecke wird vorausschauend für eine festzulegende Zeit („Vorhaltzeit“; über die bekannte – z.B. gemessene – Geschwindigkeit ist das ein voraus liegender Streckenabschnitt, zum Beispiel einer, in welchem eine „standardmäßige“ S-Kurve gefahren werden kann) erfasst. Wollen wir mit dem Lenkwinkel als Stellgröße (womit der Lenker also als Stellglied fungiert) arbeiten, muss ein Zeitplan für den Lenkwinkel abgeleitet werden. Da in dieser Zeit viele numerische Rechentakte liegen, muss mit dem entsprechend vorangeschobenen und gemessenen Streckenabschnitt der Zeiplan ständig korrigiert werden. Hierbei – und genau das macht die „Regelung“ aus! – muss der Istwert der Abweichung von der Sollstrecke erfasst und in die Berechnung des Zeitplans einbezogen werden.
Das klingt kompliziert und ist es auch.
Man ahnt schon – und weiß es aus der eigenen Fahrrad-Praxis – dass es unvorhergesehene Ereignisse geben kann, für die eine „richtige“ Reaktion (einem plötzlich auftauchendem Hindernis ausweichen) physikalisch-technisch unmöglich wird, weil gegebene Grenzwerte (Reibungskoeffizienten, Winkelanschläge, Festigkeiten usw. usf.) überschritten werden müssten.
Aber ganz davon abgesehen ist es schwierig, zwei Dinge gleichzeitig anzustreben:
– die Fahrlinie möglichst gut einzuhalten
– am Ende der Vorhaltzeit einen Kippwinkel anzustreben, der offen für weiteres Reagieren bleibt (z.B. unter der Annahme, dass die Kurvenkrümmung unverändert bleibt)
Das Rechenprogramm für die Ermittlung des Lenkerwinkel-Zeitplans muss also testweise integrieren, was die jeweiligen Folgen des iterativ veränderten Zeitplans wären, um mindestens Katastrophen ausschließen zu können und möglichst ein optimales Ergebnis (geringste Lenk-Aktionen) zu erhalten.
Dazu könnte es hilfreich sein, ein Paket von „Standardlösungen“ parat zu haben (einleitende S-Kurven und ausleitende Schleppkurven z.B., die dann mit einem speziell erarbeiteten Algorithmus überlagert werden können).
(Man ahnt schon, dass das ein Plan ist, dessen Erfüllung Wochen in Anspruch nehmen wird, wenn man, wie bei uns üblich, keine Teillösungen aus dem schlauen „Netz“ übernehmen will.)
Zur Erinnerung:
Mit einer „S-Kurve“ wollen wir einen bestimmten Kippwinkel erzeugen, der zu einer vorgegebenen Krümmung der Fahrlinie am Ende der S-Kurve passt. Dabei wird in Kauf genommen, dass das Vorderrad während der S-Kurve und während der Sollkurve außerhalb der Sollkurve fährt.
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