Stufe 1: Single Source of Truth (CSV + plot.py)
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a9934f3033
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91d148c783
29
README.md
29
README.md
@ -1,29 +0,0 @@
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# Stufe 0 – Ausgangslage
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Der Anti-Held. Hier ist alles falsch, was falsch sein kann.
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Inhaltlich: Frequenzgangmessung einer Drehzahl-Regelstrecke
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(thematisch angelehnt an Praktikum Regelungstechnik V4).
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## Was im Ordner liegt
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| Datei | Warum es das gibt |
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| `paper.tex` | Die "richtige" Datei (oder?) – mit allen Sünden |
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| `paper_v2.tex` | Filename-Chaos (Regel 6 wird das fixen) |
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| `paper_FINAL_USE_THIS.tex` | Filename-Chaos |
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| `paper_FINAL_FINAL_v3.tex` | Filename-Chaos |
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| `aufbau.png` | Pixelig-rasterisierter Screenshot (Regel 7 ersetzt ihn) |
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## Demo-Skript
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```bash
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ls -1 # Filename-Chaos zeigen
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pdflatex paper.tex # kompiliert -- aber das Layout ist hand-gefriemelt
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open paper.pdf # PNG ist sichtbar pixelig
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```
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## Welche Probleme sind eingebaut?
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Schau dir den Anfangskommentar in `paper.tex` an — dort sind alle 7 Sünden
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markiert, jeweils mit dem Hinweis, welche Regel sie behebt.
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11
messwerte.csv
Normal file
11
messwerte.csv
Normal file
@ -0,0 +1,11 @@
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omega_rad_s,betrag_dB,phase_grad
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0.3,-6.19,0.1
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1,-6.05,-1.0
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3,-5.83,-4.2
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10,-6.02,-15.3
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30,-6.41,-46.4
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50,-8.00,-80.2
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||||
56,-8.99,-90.9
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100,-16.54,-130.4
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300,-35.29,-164.9
|
||||
1000,-55.92,-176.5
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64
paper.tex
64
paper.tex
@ -1,18 +1,18 @@
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% =====================================================================
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% STUFE 0 -- Ausgangslage (Anti-Held)
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% STUFE 1 -- Single Source of Truth
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% --------------------------------------------------------------------
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% Diese Datei enth\"alt mit Absicht jeden der Fehler, die durch die
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% Regeln 1--7 behoben werden. Beim Vortrag den Studierenden zum
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% "Mitleiden" zeigen.
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% Was sich gegenueber Stufe 0 geaendert hat:
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% + messwerte.csv ist die EINE Quelle der Wahrheit
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% + plot.py erzeugt plot.pdf, tabelle.tex und werte.tex
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% + paper.tex enthaelt KEINE hand-getippte Messzahl mehr
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%
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% Probleme (in dieser Reihenfolge gefixt):
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% * Werte mehrfach im Text wiederholt (56 rad/s, -6 dB, ...) -> Regel 1
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% * Hand-formatierter Titel und Bold-Headings -> Regel 2
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% * "TH N\"urnberg Georg Simon Ohm" 3x getippt; Einheiten falsch -> Regel 3
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||||
% * Zitate hand-getippt: [Lutz/Wendt, 2014] -> Regel 4
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% * Verweise wie "siehe Abb. 1" hart codiert -> Regel 5
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% * Filename-Chaos im Ordner (paper_FINAL_USE_THIS.tex etc.) -> Regel 6
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% * aufbau.png als Pixelbild (BORIS-Screenshot) -> Regel 7
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% Was noch unschoen ist (kommt in den naechsten Stufen):
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% - Hand-formatierter Header (Regel 2)
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% - "TH N\"urnberg Georg Simon Ohm" 2x getippt (Regel 3)
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% - Zitat [Lutz/Wendt, 2014] hand-getippt (Regel 4)
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% - "Abb.~1", "Tabelle~1" hart codiert (Regel 5)
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||||
% - kein Versionsverlauf (Regel 6)
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||||
% - aufbau.png noch pixelig (Regel 7)
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||||
% =====================================================================
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||||
\documentclass[a4paper, 11pt]{article}
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||||
@ -20,10 +20,12 @@
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||||
\usepackage[T1]{fontenc}
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||||
\usepackage[ngerman]{babel}
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||||
\usepackage{graphicx}
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||||
\usepackage{booktabs}
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||||
\input{werte.tex} % \omegaKtheorie, \omegaKmess, \abweichung -- erzeugt von plot.py
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\begin{document}
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||||
% --- Titel hand-formatiert (kein \title/\maketitle) ---
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||||
% --- Hand-formatierter Header (Regel 2 wird das fixen) ---
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\begin{center}
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||||
{\Huge\bfseries Frequenzgangmessung einer Drehzahl-Regelstrecke}\\[6pt]
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||||
{\large Tom Ne\ss , Cedric Fritzsch, Lukas Klausen}\\[2pt]
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||||
@ -33,13 +35,12 @@ TH N\"urnberg Georg Simon Ohm\\
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||||
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||||
\vspace{1cm}
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||||
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||||
% --- Bold-Paragraphs als Pseudo-Headings ---
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||||
\noindent{\Large\bfseries 1. Einleitung}\\[6pt]
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||||
Diese Arbeit charakterisiert eine Drehzahl-Regelstrecke an der
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||||
TH N\"urnberg Georg Simon Ohm. Die theoretische Knickfrequenz
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||||
betr\"agt 56 rad/s [Lutz/Wendt, 2014]. Ziel ist die Validierung des
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||||
PT2-Modells durch eine Frequenzgangmessung, durchgef\"uhrt an der
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||||
TH N\"urnberg Georg Simon Ohm.
|
||||
betr\"agt \omegaKtheorie\ rad/s [Lutz/Wendt, 2014]. Ziel ist die
|
||||
Validierung des PT2-Modells durch eine Frequenzgangmessung,
|
||||
durchgef\"uhrt an der TH N\"urnberg Georg Simon Ohm.
|
||||
|
||||
\bigskip
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||||
\noindent{\Large\bfseries 2. Aufbau}\\[6pt]
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||||
@ -48,29 +49,24 @@ BORIS-Modell mit Sinus-Generator, Drehzahlstrecke und Multiplot.
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||||
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||||
\begin{center}
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||||
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{aufbau.png}\\[4pt]
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||||
{\bfseries Abb.~1:} Multiplot der Frequenzgangmessung
|
||||
(BORIS-Screenshot, gerendert in Excel).
|
||||
{\bfseries Abb.~1:} Multiplot der Frequenzgangmessung (BORIS-Screenshot).
|
||||
\end{center}
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||||
|
||||
\bigskip
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||||
\noindent{\Large\bfseries 3. Messergebnisse}\\[6pt]
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||||
Bei $\omega = 3$ rad/s wurde ein Betrag von $-6$ dB gemessen, bei
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||||
$\omega = 50$ rad/s nur noch $-8$ dB (siehe Tabelle~1). Die gemessene
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||||
Knickfrequenz liegt bei 56,2 rad/s und weicht um 0,4 \% vom
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||||
theoretischen Wert von 56 rad/s ab [Lutz/Wendt, 2014].
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||||
Das gemessene Bode-Diagramm ist in Abb.~2 dargestellt. Die ermittelte
|
||||
Knickfrequenz liegt bei \omegaKmess\ rad/s und weicht um
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||||
\abweichung\ \% vom theoretischen Wert von \omegaKtheorie\ rad/s ab
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||||
[Lutz/Wendt, 2014]. Die Messpunkte zeigt Tabelle~1.
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||||
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||||
\begin{center}
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||||
{\bfseries Tabelle~1:} Frequenzgang.\\[4pt]
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||||
\begin{tabular}{|l|l|l|}
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||||
\hline
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||||
$\omega$ (rad/s) & Betrag (dB) & Phase (Grad) \\
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||||
\hline
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||||
3 & -6,02 & -4,3 \\
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||||
50 & -8,00 & -80,2 \\
|
||||
56 & -8,99 & -90,9 \\
|
||||
100 & -16,54 & -130,4 \\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\includegraphics[width=0.7\textwidth]{plot.pdf}\\[4pt]
|
||||
{\bfseries Abb.~2:} Gemessenes Bode-Diagramm.
|
||||
\end{center}
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||||
|
||||
\begin{center}
|
||||
{\bfseries Tabelle~1:} Frequenzgangmesspunkte.\\[4pt]
|
||||
\input{tabelle.tex}
|
||||
\end{center}
|
||||
|
||||
\bigskip
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||||
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||||
@ -1,3 +0,0 @@
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||||
% Diese Datei existiert nur, damit das Filename-Chaos im Vortrag
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||||
% sichtbar wird (`ls 00_start/`).
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||||
\input{paper.tex}
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||||
@ -1,4 +0,0 @@
|
||||
% Diese Datei existiert nur, damit das Filename-Chaos im Vortrag
|
||||
% sichtbar wird (`ls 00_start/`).
|
||||
% Niemand wei\ss\ mehr, welche die richtige ist.
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||||
\input{paper.tex}
|
||||
@ -1,5 +0,0 @@
|
||||
% Diese Datei existiert nur, damit das Filename-Chaos im Vortrag
|
||||
% sichtbar wird (`ls 00_start/`).
|
||||
% Inhaltlich ein Duplikat -- niemand weiss mehr, welche die richtige ist.
|
||||
% Wird sp\"atestens in Stufe 6 (Versionsverwaltung) ger\"aumt.
|
||||
\input{paper.tex}
|
||||
82
plot.py
Normal file
82
plot.py
Normal file
@ -0,0 +1,82 @@
|
||||
"""
|
||||
plot.py -- erzeugt aus messwerte.csv:
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||||
* plot.pdf Bode-Diagramm (Betrag und Phase)
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||||
* tabelle.tex LaTeX-Tabelle der Messpunkte
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||||
* werte.tex LaTeX-Makros: \\omegaKtheorie, \\omegaKmess, \\abweichung
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||||
Idee: messwerte.csv ist die EINZIGE Quelle der Wahrheit. paper.tex
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enthaelt keine Messzahlen mehr. CSV aendern, plot.py laufen lassen,
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paper.tex neu kompilieren -- alles bleibt konsistent.
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||||
"""
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||||
import numpy as np
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||||
import matplotlib.pyplot as plt
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# 1) CSV einlesen ------------------------------------------------------
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# 3 Spalten: omega_rad_s, betrag_dB, phase_grad (erste Zeile = Ueberschrift)
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daten = np.loadtxt("messwerte.csv", delimiter=",", skiprows=1)
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||||
omega = daten[:, 0] # Kreisfrequenz in rad/s
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||||
betrag = daten[:, 1] # Amplitudengang in dB
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||||
phase = daten[:, 2] # Phasengang in Grad
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# 2) Theoretische Knickfrequenz (aus Identifikation der Strecke) -------
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# PT2-Modell der Drehzahl-Strecke: omega_n = 56 rad/s
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omega_K_theor = 56 # Knickfrequenz lt. Modell
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||||
K_s_dB = betrag[0] # DC-Verstaerkung (tiefste Frequenz)
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# 3) Gemessene Knickfrequenz: dort wo der Betrag um 3 dB faellt --------
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||||
ziel_dB = K_s_dB - 3
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||||
# np.interp braucht aufsteigende x-Werte; betrag faellt mit omega -> umdrehen:
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omega_K_mess = np.interp(ziel_dB, np.flip(betrag), np.flip(omega))
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||||
abweichung = abs(omega_K_mess - omega_K_theor) / omega_K_theor * 100
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||||
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||||
# 4) Bode-Diagramm zeichnen (zwei Subplots: Betrag + Phase) ------------
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fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(2, 1, figsize=(5, 4), sharex=True)
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||||
ax1.semilogx(omega, betrag, "o-")
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||||
ax1.axhline(ziel_dB, linestyle=":", color="gray",
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||||
label=f"$K_s - 3$ dB = {ziel_dB:.2f} dB")
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||||
ax1.axvline(omega_K_theor, linestyle="--", color="gray",
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||||
label=f"$\\omega_K$ theor. = {omega_K_theor} rad/s")
|
||||
ax1.set_ylabel("Betrag in dB")
|
||||
ax1.legend(loc="lower left", fontsize=8)
|
||||
ax1.grid(True, which="both", alpha=0.3)
|
||||
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||||
ax2.semilogx(omega, phase, "o-")
|
||||
ax2.set_xlabel("Kreisfrequenz $\\omega$ in rad/s")
|
||||
ax2.set_ylabel("Phase in Grad")
|
||||
ax2.grid(True, which="both", alpha=0.3)
|
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||||
fig.tight_layout()
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||||
fig.savefig("plot.pdf")
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||||
# 5) Hilfsfunktion: Zahl mit deutschem Komma ---------------------------
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def deutsch(zahl, nachkommastellen=2):
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"""1.59 -> '1{,}59' (LaTeX-tauglich, deutsches Komma)."""
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||||
text = f"{zahl:.{nachkommastellen}f}"
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||||
return text.replace(".", "{,}")
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||||
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||||
# 6) Tabelle als LaTeX-Code schreiben ----------------------------------
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||||
zeilen = [
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r"\begin{tabular}{rrr}",
|
||||
r"\toprule",
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||||
r"$\omega$ (rad/s) & Betrag (dB) & Phase ($^\circ$) \\",
|
||||
r"\midrule",
|
||||
]
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||||
for i in range(len(omega)):
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||||
zeilen.append(f"{omega[i]:g} & {deutsch(betrag[i])} & {deutsch(phase[i], 1)} \\\\")
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||||
zeilen.append(r"\bottomrule")
|
||||
zeilen.append(r"\end{tabular}")
|
||||
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||||
with open("tabelle.tex", "w", encoding="utf-8") as datei:
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||||
datei.write("\n".join(zeilen) + "\n")
|
||||
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||||
# 7) Werte als LaTeX-Makros schreiben ----------------------------------
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||||
with open("werte.tex", "w", encoding="utf-8") as datei:
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datei.write(r"\newcommand{\omegaKtheorie}{" + deutsch(omega_K_theor, 0) + "}\n")
|
||||
datei.write(r"\newcommand{\omegaKmess}{" + deutsch(omega_K_mess, 1) + "}\n")
|
||||
datei.write(r"\newcommand{\abweichung}{" + deutsch(abweichung, 1) + "}\n")
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||||
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||||
print("Fertig: plot.pdf, tabelle.tex, werte.tex")
|
||||
print(f" theoretisch: omega_K = {omega_K_theor} rad/s")
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||||
print(f" gemessen: omega_K = {omega_K_mess:.2f} rad/s")
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||||
print(f" Abweichung: {abweichung:.1f} %")
|
||||
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