Diskussion:Digitaler Regler

Anmerkungen zum Artikel "Digitale Regler"

Ich habe bereits als junger Ingenieur Anfang der 1970er Jahre mit dem Aufkommen von sogenannten "Großrechenanlagen" zur Vereinfachung der Aufgaben meiner beruflichen Tätigkeiten Differenzengleichungen zur numerischen Simulation von Regelkreis-Systemen entwickelt. Mit etwas Übung lassen sich damit auch nichtlineare, oder schaltgeregelte Systeme oder Systeme mit Anfangswerten behandeln.

Laut der Fachliteratur werden heutzutage zunehmend digitale Regler in Regelkreisen verwendet, die gegenüber der Ausführung der analogen Regler bei Einzelanfertigung einen erheblich größeren Aufwand an Material- und Personalkosten bedeuten.

Ich bin kein wirklicher Fachmann der Anwendung digitaler Hardware-Komponenten und habe mich in der Fachliteratur gründlich einlesen müssen, um diesen Artikel schreiben zu können. Das gilt besonders für das Verständnis der z-Transformation und deren Anwendung. Das gröbste Wissen um die z-Transformation habe ich im Artikel wiedergegeben, jedoch sind zum weiteren Verständnis Fachbücher erforderlich. Wegen der Fülle dieses Stoffes ist der Artikel groß geworden.

Zum besseren Erkennen der Hinweise zur Fachliteratur als Einzelnachweise habe ich diese als "Einzelnachweise" in Verbindung mit der kaum sichtbaren Nummer ausgeschrieben und bitte darum, diese Angabe nicht zu löschen.

Für eine schnellere Übersicht dieses Artikels empfehle ich den in der z-Transformation unerfahrenen Lesern, den Hauptabschnitt "z-Transformation" zu überspringen und das aufwendige Berechnungsbeispiel des Kapitels "Berechnung eines digitalen PI-Reglers mit Abtastfunktion und Halteglied" aufmerksam zu lesen. Darin sind die tabellarischen Rechenergebnisse im Vergleich eines Rechenbeispiels aus einem Fachbuch mit Hilfe der z-Transformation im Vergleich zu der Berechnung mit den Differenzengleichungen der Methode "Euler-Rückwärts" gegenüber gestellt.

Für dieses Beispiel wird das aufwendige z-transformierte Rechenergebnis (Umwandlung der z-Übertragungsfunktion in den zeitdiskreten Bereich als Differenzengleichung) im Vergleich mit der einfachen Methode Euler-Rückwärts ad absurdum geführt, denn beide Ausgangs-Wertefolgen des digitalen PI-Reglers sind identisch (Funktion Untersumme).

Ich gehe natürlich nicht davon aus, dass die Anwendung z-Transformation für digitale Regler überflüssig ist, sondern die Anwendung der z-Transformation in Verbindung mit den internen Algorithmen des Mikrocomputers Vorteile der Programmierungs-Vereinfachung bringt.

Es wäre sehr nützlich, wenn ein Experte mit Erfahrungen der Mikrocomputer-Programmierung mit den aus der z-Übertragungsfunktion gewonnenen Differenzengleichungen seine Kenntnisse in diesen Artikel einbringen könnte.

Für weitere fachliche Diskussionen stehe ich zur Verfügung, auch für die Verbesserung der Verständlichkeit einzelner Abschnitte. --HeinrichKü (Diskussion) 09:43, 1. Jan. 2015 (CET)

Darstellung Einzelnachweise

Hallo HeinrichKü,
In der allgemeinen QS wurde es vom MerlBot ja schon angemerkt und den Grund dafür hast es in deinem obigen Diskussionsbeitrag auch selbst beschrieben: Du hast die Einzelnachweise/Belege in eine spezielle Gruppe Namens "Einzelnachweise" eingepflegt. Das bewirkt einerseits, dass bei jedem Einzelnachweis nun nicht nur die Nummer, sondern auch der Gruppentitel in den eckigen Klammern steht (was ja deine Absicht war). Andererseits aber auch, dass diese spezielle Reference-Gruppe vom Merlbot nicht automatisch als Belege erkannt wird (was jetzt nicht unbedingt etwas ausmacht).
Das ist nun nicht direkt verboten, aber zumindest umstritten (siehe hierzu auch H:EN#Gruppierung). D.h. es kann sein, dass irgendwann mal jemand vorbeikommt und die Gruppierung "Einzelnachweise" entfernt.--Plankton314 (Diskussion) 11:01, 3. Jan. 2015 (CET)

Hallo Plankton314, danke für deine Hilfe. Ich werde nun den Eintrag der "Wikipedia:Qualitätssicherung/1. Januar 2015" der Beanstandung "WP:Wikifizieren" löschen. --HeinrichKü (Diskussion) 14:03, 3. Jan. 2015 (CET)

Ach ja, sorry, den QS-Baustein hab ich vergessen rauszunehmen.--Plankton314 (Diskussion) 15:06, 3. Jan. 2015 (CET)

"die Wertefolgen des Eingangs zu Ausgangsfolgen"?

Der Satz "Der Mikrocomputer berechnet mit Differenzengleichungen zeitsynchron die Wertefolgen des Eingangs zu Ausgangsfolgen" scheint mir verunglückt. Ist "Der Mikrocomputer berechnet mit Differenzengleichungen zeitsynchron aus den Wertefolgen des Eingangs die Ausgangsfolgen" gemeint? Falls nicht, was sonst? --Joerg 130 (Diskussion) 16:06, 11. Jan. 2015 (CET)

Man kann es so schreiben. Eigentlich sollte es heißen, "Der Mikrocomputer berechnet mit Differenzengleichungen zeitsynchron die Wertefolgen des Eingangs zu Wertefolgen des Ausgangs". Der Satz mit 2 mal Wertefolgen erschien mir etwas zu lang. Suche dir bitte die bessere Formulierung aus. Danke --HeinrichKü (Diskussion) 08:50, 12. Jan. 2015 (CET)

Jetzt ahne ich: "Eingang" und "Ausgang" meinen nicht Eingang und Ausgang des Mikrocomputers, sondern der Strecke? Falls ja, sollte man das klarer formulieren. --Joerg 130 (Diskussion) 11:24, 12. Jan. 2015 (CET)

Da liegt ein Missverständnis vor. Der Mikrocomputer ist Bestandteil des digitalen Reglers. Der Regler besteht mit dem Mikrocomputer aus den Schnittstellen der Wandler und des Haltegliedes und wirkt, wie üblich, auf eine analoge kontinuierliche Regelstrecke. Die Wertefolgen des Ausgangs des Mikrocomputers wirken auf den D/A-Wandler und auf die Haltestufe. So ist es auch im Blockschaltbild des Regelkreises mit digitalem Regelkreis dargestellt. Jeder Rechenwert am Ausgang des Mikrocomputers ist ein Element der Wertefolge in Annäherung an die gewünschte analytische Funktion. --HeinrichKü (Diskussion) 12:30, 12. Jan. 2015 (CET)

Kritik: Gründliche Bearbeitung der Form des Artikels

In einer größeren Diskussion zwischen dem Benutzer: Cepheiden und mir wurden folgende formalen Regeln der Artikelgestaltung des Artikels Digitaler Regler behandelt, die sachlich und konstruktiv verlief.

Folgende Punkte wurden vom Benutzer Cepheiden beanstandet:

1. Die Form des Artikels ist schwer verdaulich und müsste gründlich überarbeitet werden. (Siehe auch WP:WSGAA).
2. Insgesamt sind die Boxen (einspaltige Listen) störend. Kleinere Boxen für die Hervorhebung von Formeln sind OK. Wie auch bei dem WP-Inhaltsverzeichnis eines Artikels sollen die Boxen nicht auf eine bestimmte Breite festgelegt werden. Anderenfalls wird auf größeren Bildschirmen so künstlich Weißraum erzeugt und auf kleineren Anzeigen wird der Leser zum Scrollen genötigt.
3. Da die Wikipedia eine Enzyklopädie und kein Lehrbuch ist (siehe WP:WWNI), soll auf größere Berechnungsbeispiele verzichtet werden.
4. Die Einleitung sollte kurz und knapp gehalten werden, um den Leser (immer von einem Laien ausgehend) schon in wenigen Sätzen zunächst zu sagen, worum es geht.
5. Zum Text: die Wikipedia lebt von Querverknüpfungen (Verlinkungen) und sollte möglichst keine Redundanzen aufbauen. Daher sollte z. B. der Abschnitt "Grundlagen der numerischen Berechnung und Regelung" gekürzt werden.
6. Verwendung von Tabellen: Beispiel "Strategie der Reglerparametrierung" ist für einen Laien schwer erfassbar, da die Information zum besseren Verständnis nicht aufbereitet wird. Der Abschnitt sollte an das Thema heranführen und nicht nur die Strategien nennen sowie deren Eigenschaften in Listen aufführen (vgl.WP:Listen (Fließtext kontra Liste).
7. Der Abschnitt "z-Transformation" dieses Artikels ist erheblich größer, als der Artikel z-Transformation. Der Artikel z-Transformation sollte evtl. erweitert und im Artikel "Digitaler Regler" verlinkt werden.

Meine Stellungnahme:

• Zu 1) Artikelform: Ich versuche in den Fachgebieten der Systemtheorie und Regelungstechnik schwierige Themen verständlich zu schreiben und bin mir bewusst, dass es gelegentlich eine Gratwanderung zwischen Information und Verständlichkeit einerseits und der nicht erlaubten Artikeleigenschaft einer Anleitung oder eines Ratgebers andererseits ist. Bei dem Artikel Digitaler Regler wird das Verständnis des Artikels Regler sowie Kenntnisse der gewöhnlichen Differentialgleichungen, der Laplace-Transformation und der Bereitschaft zur Einarbeitung in die numerische Rechnung mit Differenzengleichungen und der z-Transformation vorausgesetzt.
• Zu 2) Infoboxen: Das Textbild mit ungleicher Breite der Boxen sieht nicht so gut aus, wegen der unter Pkt. 2 angegebenen Gründe werden die Boxen ohne Breitenangaben festgelegt.
• Zu 3) Berechnungsbeispiele: Wikipedia mit seinen zahlreichen Richtlinien ohne exakte Grenzen lässt einen Spielraum der Interpretation zu. Innerhalb bestimmter Grenzen kann man auch den Begriff "Enzyklopädie", laut Duden eine "(Grund)lehre aller Wissenschaften und Künste" neu definieren, wenn die WP-Richtlinie "Was Wikipedia nicht ist" nicht verletzt wird. Auf bestimmte Rechenbeispiele, die dem Verständnis dienen, kann man nicht verzichten. Ich erwarte noch in den nächsten zwei Monaten Fachdiskussionen zum Artikelthema. Wenn diese nicht eintreten, werde ich sämtliche Anwendungsbeispiele der z-Transformation löschen. Darüber hinaus werde ich die Enddiskussion der nach dem Abschnitt z-Transformation durchgeführten zwei Rechenbeispiele eines digitalen PI-Reglers aufteilen und für den Abschnitt z-Transformation und den Abschnitt Differenzengleichungen neu definieren.
• Zu 4: Einleitung (Intro) Die Einleitung ist meiner Auffassung nach laienverständlich.
• Zu 5) Links, Redundanzen: Verlinkungen und Vermeidung von Redundanzen ist meiner Ansicht nach ausgeschöpft. Z. B. existiert ein Artikel Differenzengleichung, der sich unmittelbar auf die stark gekürzte z-Transformation bezieht. Der Abschnitt "Grundlagen der numerischen Berechnung und Regelung" enthält fundamentale Ansätze zum Verständnis des digitalen Reglers, die noch relativ laienverständlich sind. Kürzungen sind Informationsverlust. Dennoch will ich später die Links noch überprüfen, ob ausreichend oder Redundanz gegeben ist.
• Zu 6) Tabellen: Die Verwendung der Tabelle: "Strategie der Reglerparametrierung" kann von einem Laien nicht verstanden werden. Das wird auch nicht laut WP-Richtlinien verlangt. Es handelt sich hier um Fachwissen.
• Zu 7) Artikel z-Transformation: Ich habe mich entschlossen, den Artikel "z-Transformation" wesentlich zu überarbeiten. Die Definition der z-Transformation ist nicht ausreichend. Die z-Transformation bezieht sich auf abgetastete digitalisierte Signale und dynamische Systeme. Die Anwendung der z-Transformation bezieht sich ausschließlich nach meinem Wissensstand auf Digitalrechner-geführte Anlagen, die digitale Steuer- und Regelungstechnik und digitale Filter. Der Abschnitt "z-Transformation" im Artikel "Digitaler Regler" kann nach Fertigstellung des Artikels "z-Transformation" gelöscht werden. Die Überarbeitung wird demnächst angegangen.

--HeinrichKü (Diskussion) 13:51, 15. Apr. 2015 (CEST)

Um Gottes Willen, Herr K...

So einen Riesentext abzuliefern, der so viel Redundanz und zweifelhaftes enthält, bedeutet, dass man sich hier noch lange drum kümmern muss, um dir nicht zu nahe zu treten und gleichzeitig etwas sinnstiftendes, lesbares daraus zu machen. Dein Fleiß in aller Ehren, aber Leistung ist Arbeit pro Zeit und nicht Arbeit mal Zeit. Bitte nicht übelnehmen, ich werde gerne konkret. In der Einleitung:

„Digitale Regelung bedeutet, dass das Eingangssignal eines dynamischen Systems oder eines Teilsystems zu bestimmten diskreten Zeitpunkten abgetastet, zeitsynchron berechnet und als digitales Ausgangssignal ausgegeben wird. Andere Begriffe bezeichnen diesen Vorgang als „zeitdiskrete Regelung“ oder auch als „Abtastregelung“.“

Das trifft auch auf Fallbügelregler zu. Sind das digitale Regler?

„Bei den meisten Regeleinrichtungen handelt es sich bei den Regelstrecken um kontinuierlich wirkende analoge Eingrößensysteme, die sich linear, nichtlinear und totzeitbehaftet verhalten können. Für diese Regelstrecken sollen bestimmte physikalische Größen wie Temperatur, Kraft, Druck, Geschwindigkeit, Niveau usw. geregelt werden. Die dafür erforderlichen Regler können eine analoge oder digitale Systemstruktur aufweisen. Analoge wie digitale Regler benötigen als Eingangssignal die Regelabweichung und einen Regleralgorithmus, der die gewünschte Dynamik des geschlossenen Regelkreises bestimmt.“

Komplett unnötig, weil nicht lemmaspezifisch.

„Digitale Regler werden durch Mikrocomputer realisiert“.

nöö, nur manchmal.

„Der Computer benötigt für die digitale Signalverarbeitung Ein- und Ausgangsschnittstellen, um das kontinuierliche Eingangssignal zyklisch abzutasten und digital mit speziellen Programmiersprachen...“

Soll heißen, dass es reglerspezifische Sprachen gibt? Dann doch bitte wenigstens erwähnen, dass es auch zu Fuß geht!

„...über einen D/A-Wandler und ein Halteglied wieder als feingestuftes quasi kontinuierliches Signal an die kontinuierlich wirkende Regelstrecke geliefert.“

Alles nicht zwingend, lediglich zwei „Stufen“ kommen auch ziemlich häufig vor ;-) ...und D/A Wandler und Halteglied? Wer hält das Glied? könnte man fragen... Spaß beiseite: das „Halteglied“ kann ja wohl auch der Wasserhahn sein und ohne D/A Wandler geht es hierbei auch (Motor rechts rum = Aufdrehen, Motor linksrum = Zudrehen).
Fazit: etwas wirkt der Text wie Lehrmaterial aus einer Überflieger-Fachschule. Bitte einfach mal einfach...denken. Sich in den Leser hineinversetzen. „In der Kürze liegt die Würze“, sagte man zu meinen Jugendzeiten. --Ulf 23:15, 14. Jan. 2020 (CET)

Die Einleitung eines Artikels soll laut Wiki-Richtlinien laienverständlich sein. Dabei muss für den Leser entsprechend der Thematik des Artikels mit z.B. Schwerpunkt Mathematik oder Physik ein Mindestmaß an Grundkenntnissen vorausgesetzt werden.

Der von Dir sehr emotional und unsachlich kritisierte Artikel schlägt auf dieser Diskussionsseite nun bei der Artikel-Einleitung um in eine zwar freundliche aber oberlehrerhafte Zerlegung der Definitionen mit albernen Fragen.

Dazu meine Stellungnahme:

• Riesentext? Die Beschreibung eines digitalen Reglers mit Wirkung auf eine meist analoge Regelstrecke ist auch ein Riesenthema. Die Größe des Artikels mit „Fleiß mit Leistung ist Arbeit pro Zeit und nicht Arbeit mal Zeit“ zu übersetzen ist kindisch.
• Ein Fallbügelregler ist kein freiprogrammierbarer Regler und liefert sicher kein digitales Ausgangssignal als 8 Bit Binärzahl. Fallbügelregler kenne ich nur oberflächlich.
• „Bei den meisten Regeleinrichtungen handelt es sich bei den Regelstrecken um kontinuierlich wirkende analoge Eingrößensysteme, die sich linear, nichtlinear und totzeitbehaftet verhalten können. …….“ Das und der weitere Text ist zum Verständnis absolut wichtig. Dies als „unnötig weil lemmaspezifisch“ zu bezeichnen, fehlt mir jedes Verständnis. Einen Digitalregler kann man niemals alleine ohne Strecke betrachten.
• „Digitale Regler werden durch Mikrocomputer realisiert“. Ein freiprogrammierbarer digitaler Regler mit entsprechenden Schnittstellen ist nach meiner Auffassung nur durch Computer zu realisieren.
• Spezielle Programmiersprachen: Diese hängen wohl auch von der verwendeten Hardware des Computers ab. Mit „zu Fuß“ meinst Du wohl die Maschinensprache. Dies ist nicht mein Fachgebiet.
• DA-Wandler und Halteglied: Professor, Dr. Oliver Nelles, Uni Siegen, schreibt in seinen Vorlesungsskripten auch nur vom Halteglied, ohne Furcht, man könnte es für einen Wandhaken halten. Im Detail werden Halteglieder aber mit einer nullten bis x-ten Ordnung definiert, sie haben ein Zeitverhalten. Übrigens zeigt ein Blockdiagramm im Artikel die Funktion des Haltegliedes.

Warum kannst Du bei einer berechtigten Kritik nicht darauf hinweisen, was ungünstig oder falsch definiert ist, und wie es besser gemacht werden kann. In den Wiki-Richtlinien kann man den empfohlenen Umgang mit anderen Autoren nachlesen.

Wir haben offensichtlich eine sehr unterschiedliche Meinung, wie detailliert ein Artikel auszusehen hat. Ich bin überrascht, dass Du von Jugendzeiten sprichst. Ich habe Dich wegen Deiner kompromisslosen Art, Deine Ansichten anderen und mir vor die Brust zu knallen, für sehr jung gehalten. Falls wir zusammenarbeiten müssen, wäre es sehr Hilfreich für mich, zu wissen, über welche wichtige berufliche Erfahrungen Du verfügst. Meine berufliche Erfahrung ist überdeutlich auf meiner Benutzerseite dokumentiert. --HeinrichKü (Diskussion) 14:31, 19. Jan. 2020 (CET)

Überarbeitung des Artikels Digitaler Regler

Der Artikel Digitaler Regler wurde strukturell überarbeitet und durch Verlinkung mit bestehenden Artikeln der Regelungstechnik und Systemtheorie gekürzt.

Dieser Artikel behandelt die Wissensgebiete: Signalabtastung, Digitalisierung, dynamische Systeme, Ableitung von Differenzengleichungen, Regelkreisentwurf und PC-Simulation dynamischer Systeme.

Benutzer mit der Ansicht, der Artikel wäre immer noch zu groß, kann ich empfehlen, den guten Artikel Völkerwanderung zu lesen mit über 200.000 Byte.

Was noch fehlt, wäre ein Abschnitt „Hardware Mikrocomputer“ und dessen „Programmierung“. Dafür habe ich einen Fachmann gebeten, zu helfen. Dieser hat zugesagt, kann derzeit wegen anderer Aufgaben aber noch nicht aktiv werden.

Wegen des Redundanzproblems mit dem erheblich kleineren Artikel Direct Digital Control (Regelungstechnisches Verfahren) mit der Redundanzdiskussion vom 15.Jan.2020 habe ich einen Löschantrag vorbereitet mit der Begründung, dass der Artikel keine nennenswerte Infos enthält, die nicht auch im Artikel "Digitaler Regler" enthalten sind. Dieser auf einen digitalen PID-Regler zugeschnittene Artikel enthält einige Fehler.

--HeinrichKü (Diskussion) 19:08, 8. Feb. 2020 (CET)