Stufe 1: Single Source of Truth (CSV + plot.py)

README.md

@@ -1,29 +0,0 @@
-# Stufe 0 – Ausgangslage
-
-Der Anti-Held. Hier ist alles falsch, was falsch sein kann.
-
-Inhaltlich: Frequenzgangmessung einer Drehzahl-Regelstrecke
-(thematisch angelehnt an Praktikum Regelungstechnik V4).
-
-## Was im Ordner liegt
-
-| Datei                          | Warum es das gibt                                |
-|--------------------------------|--------------------------------------------------|
-| `paper.tex`                    | Die "richtige" Datei (oder?) – mit allen Sünden  |
-| `paper_v2.tex`                 | Filename-Chaos (Regel 6 wird das fixen)          |
-| `paper_FINAL_USE_THIS.tex`     | Filename-Chaos                                   |
-| `paper_FINAL_FINAL_v3.tex`     | Filename-Chaos                                   |
-| `aufbau.png`                   | Pixelig-rasterisierter Screenshot (Regel 7 ersetzt ihn) |
-
-## Demo-Skript
-
-```bash
-ls -1                  # Filename-Chaos zeigen
-pdflatex paper.tex     # kompiliert -- aber das Layout ist hand-gefriemelt
-open paper.pdf         # PNG ist sichtbar pixelig
-```
-
-## Welche Probleme sind eingebaut?
-
-Schau dir den Anfangskommentar in `paper.tex` an — dort sind alle 7 Sünden
-markiert, jeweils mit dem Hinweis, welche Regel sie behebt.

messwerte.csv

@@ -0,0 +1,11 @@
+omega_rad_s,betrag_dB,phase_grad
+0.3,-6.19,0.1
+1,-6.05,-1.0
+3,-5.83,-4.2
+10,-6.02,-15.3
+30,-6.41,-46.4
+50,-8.00,-80.2
+56,-8.99,-90.9
+100,-16.54,-130.4
+300,-35.29,-164.9
+1000,-55.92,-176.5

paper.tex

@@ -1,18 +1,18 @@
 % =====================================================================
-%  STUFE 0 -- Ausgangslage (Anti-Held)
+%  STUFE 1 -- Single Source of Truth
 %  --------------------------------------------------------------------
-%  Diese Datei enth\"alt mit Absicht jeden der Fehler, die durch die
+%  Was sich gegenueber Stufe 0 geaendert hat:
-%  Regeln 1--7 behoben werden. Beim Vortrag den Studierenden zum
+%    + messwerte.csv   ist die EINE Quelle der Wahrheit
-%  "Mitleiden" zeigen.
+%    + plot.py         erzeugt plot.pdf, tabelle.tex und werte.tex
+%    + paper.tex       enthaelt KEINE hand-getippte Messzahl mehr
 %
-%  Probleme (in dieser Reihenfolge gefixt):
+%  Was noch unschoen ist (kommt in den naechsten Stufen):
-%   * Werte mehrfach im Text wiederholt (56 rad/s, -6 dB, ...)         -> Regel 1
+%    - Hand-formatierter Header (Regel 2)
-%   * Hand-formatierter Titel und Bold-Headings                         -> Regel 2
+%    - "TH N\"urnberg Georg Simon Ohm" 2x getippt (Regel 3)
-%   * "TH N\"urnberg Georg Simon Ohm" 3x getippt; Einheiten falsch      -> Regel 3
+%    - Zitat [Lutz/Wendt, 2014] hand-getippt (Regel 4)
-%   * Zitate hand-getippt: [Lutz/Wendt, 2014]                           -> Regel 4
+%    - "Abb.~1", "Tabelle~1" hart codiert (Regel 5)
-%   * Verweise wie "siehe Abb. 1" hart codiert                          -> Regel 5
+%    - kein Versionsverlauf (Regel 6)
-%   * Filename-Chaos im Ordner (paper_FINAL_USE_THIS.tex etc.)          -> Regel 6
+%    - aufbau.png noch pixelig (Regel 7)
-%   * aufbau.png als Pixelbild (BORIS-Screenshot)                       -> Regel 7
 % =====================================================================
 
 \documentclass[a4paper, 11pt]{article}
@@ -20,10 +20,12 @@
 \usepackage[T1]{fontenc}
 \usepackage[ngerman]{babel}
 \usepackage{graphicx}
+\usepackage{booktabs}
+\input{werte.tex}    % \omegaKtheorie, \omegaKmess, \abweichung -- erzeugt von plot.py
 
 \begin{document}
 
-% --- Titel hand-formatiert (kein \title/\maketitle) ---
+% --- Hand-formatierter Header (Regel 2 wird das fixen) ---
 \begin{center}
 {\Huge\bfseries Frequenzgangmessung einer Drehzahl-Regelstrecke}\\[6pt]
 {\large Tom Ne\ss , Cedric Fritzsch, Lukas Klausen}\\[2pt]
@@ -33,13 +35,12 @@ TH N\"urnberg Georg Simon Ohm\\
 
 \vspace{1cm}
 
-% --- Bold-Paragraphs als Pseudo-Headings ---
 \noindent{\Large\bfseries 1. Einleitung}\\[6pt]
 Diese Arbeit charakterisiert eine Drehzahl-Regelstrecke an der
 TH N\"urnberg Georg Simon Ohm. Die theoretische Knickfrequenz
-betr\"agt 56 rad/s [Lutz/Wendt, 2014]. Ziel ist die Validierung des
+betr\"agt \omegaKtheorie\ rad/s [Lutz/Wendt, 2014]. Ziel ist die
-PT2-Modells durch eine Frequenzgangmessung, durchgef\"uhrt an der
+Validierung des PT2-Modells durch eine Frequenzgangmessung,
-TH N\"urnberg Georg Simon Ohm.
+durchgef\"uhrt an der TH N\"urnberg Georg Simon Ohm.
 
 \bigskip
 \noindent{\Large\bfseries 2. Aufbau}\\[6pt]
@@ -48,29 +49,24 @@ BORIS-Modell mit Sinus-Generator, Drehzahlstrecke und Multiplot.
 
 \begin{center}
 \includegraphics[width=0.8\textwidth]{aufbau.png}\\[4pt]
-{\bfseries Abb.~1:} Multiplot der Frequenzgangmessung
+{\bfseries Abb.~1:} Multiplot der Frequenzgangmessung (BORIS-Screenshot).
-(BORIS-Screenshot, gerendert in Excel).
 \end{center}
 
 \bigskip
 \noindent{\Large\bfseries 3. Messergebnisse}\\[6pt]
-Bei $\omega = 3$ rad/s wurde ein Betrag von $-6$ dB gemessen, bei
+Das gemessene Bode-Diagramm ist in Abb.~2 dargestellt. Die ermittelte
-$\omega = 50$ rad/s nur noch $-8$ dB (siehe Tabelle~1). Die gemessene
+Knickfrequenz liegt bei \omegaKmess\ rad/s und weicht um
-Knickfrequenz liegt bei 56,2 rad/s und weicht um 0,4 \% vom
+\abweichung\ \% vom theoretischen Wert von \omegaKtheorie\ rad/s ab
-theoretischen Wert von 56 rad/s ab [Lutz/Wendt, 2014].
+[Lutz/Wendt, 2014]. Die Messpunkte zeigt Tabelle~1.
 
 \begin{center}
-{\bfseries Tabelle~1:} Frequenzgang.\\[4pt]
+\includegraphics[width=0.7\textwidth]{plot.pdf}\\[4pt]
-\begin{tabular}{|l|l|l|}
+{\bfseries Abb.~2:} Gemessenes Bode-Diagramm.
-\hline
+\end{center}
-$\omega$ (rad/s) & Betrag (dB) & Phase (Grad) \\
+
-\hline
+\begin{center}
-3   & -6,02 & -4,3 \\
+{\bfseries Tabelle~1:} Frequenzgangmesspunkte.\\[4pt]
-50  & -8,00 & -80,2 \\
+\input{tabelle.tex}
-56  & -8,99 & -90,9 \\
-100 & -16,54 & -130,4 \\
-\hline
-\end{tabular}
 \end{center}
 
 \bigskip

paper_FINAL_FINAL_v3.tex

@@ -1,3 +0,0 @@
-% Diese Datei existiert nur, damit das Filename-Chaos im Vortrag
-% sichtbar wird (`ls 00_start/`).
-\input{paper.tex}

paper_FINAL_USE_THIS.tex

@@ -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.
-\input{paper.tex}

paper_v2.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}

plot.py

@@ -0,0 +1,82 @@
+"""
+plot.py -- erzeugt aus messwerte.csv:
+  * plot.pdf      Bode-Diagramm (Betrag und Phase)
+  * tabelle.tex   LaTeX-Tabelle der Messpunkte
+  * werte.tex     LaTeX-Makros: \\omegaKtheorie, \\omegaKmess, \\abweichung
+
+Idee: messwerte.csv ist die EINZIGE Quelle der Wahrheit. paper.tex
+enthaelt keine Messzahlen mehr. CSV aendern, plot.py laufen lassen,
+paper.tex neu kompilieren -- alles bleibt konsistent.
+"""
+
+import numpy as np
+import matplotlib.pyplot as plt
+
+# 1) CSV einlesen ------------------------------------------------------
+# 3 Spalten: omega_rad_s, betrag_dB, phase_grad (erste Zeile = Ueberschrift)
+daten = np.loadtxt("messwerte.csv", delimiter=",", skiprows=1)
+omega   = daten[:, 0]    # Kreisfrequenz in rad/s
+betrag  = daten[:, 1]    # Amplitudengang in dB
+phase   = daten[:, 2]    # Phasengang in Grad
+
+# 2) Theoretische Knickfrequenz (aus Identifikation der Strecke) -------
+# PT2-Modell der Drehzahl-Strecke: omega_n = 56 rad/s
+omega_K_theor = 56                          # Knickfrequenz lt. Modell
+K_s_dB = betrag[0]                          # DC-Verstaerkung (tiefste Frequenz)
+
+# 3) Gemessene Knickfrequenz: dort wo der Betrag um 3 dB faellt --------
+ziel_dB = K_s_dB - 3
+# np.interp braucht aufsteigende x-Werte; betrag faellt mit omega -> umdrehen:
+omega_K_mess = np.interp(ziel_dB, np.flip(betrag), np.flip(omega))
+abweichung = abs(omega_K_mess - omega_K_theor) / omega_K_theor * 100
+
+# 4) Bode-Diagramm zeichnen (zwei Subplots: Betrag + Phase) ------------
+fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(2, 1, figsize=(5, 4), sharex=True)
+ax1.semilogx(omega, betrag, "o-")
+ax1.axhline(ziel_dB, linestyle=":", color="gray",
+            label=f"$K_s - 3$ dB = {ziel_dB:.2f} dB")
+ax1.axvline(omega_K_theor, linestyle="--", color="gray",
+            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)
+
+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)
+
+fig.tight_layout()
+fig.savefig("plot.pdf")
+
+# 5) Hilfsfunktion: Zahl mit deutschem Komma ---------------------------
+def deutsch(zahl, nachkommastellen=2):
+    """1.59 -> '1{,}59' (LaTeX-tauglich, deutsches Komma)."""
+    text = f"{zahl:.{nachkommastellen}f}"
+    return text.replace(".", "{,}")
+
+# 6) Tabelle als LaTeX-Code schreiben ----------------------------------
+zeilen = [
+    r"\begin{tabular}{rrr}",
+    r"\toprule",
+    r"$\omega$ (rad/s) & Betrag (dB) & Phase ($^\circ$) \\",
+    r"\midrule",
+]
+for i in range(len(omega)):
+    zeilen.append(f"{omega[i]:g} & {deutsch(betrag[i])} & {deutsch(phase[i], 1)} \\\\")
+zeilen.append(r"\bottomrule")
+zeilen.append(r"\end{tabular}")
+
+with open("tabelle.tex", "w", encoding="utf-8") as datei:
+    datei.write("\n".join(zeilen) + "\n")
+
+# 7) Werte als LaTeX-Makros schreiben ----------------------------------
+with open("werte.tex", "w", encoding="utf-8") as datei:
+    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")
+
+print("Fertig: plot.pdf, tabelle.tex, werte.tex")
+print(f"  theoretisch: omega_K = {omega_K_theor} rad/s")
+print(f"  gemessen:    omega_K = {omega_K_mess:.2f} rad/s")
+print(f"  Abweichung:  {abweichung:.1f} %")