Johannes Kaisinger – Blog

PySide6: QTabWidget

Python

PySide6

In diesem Blogeintrag wollen wir die QTabWidget studieren. Viele Anwenderprogramme verwenden TabWidgets. Oft werden Einstellungen über TabWidgets organisiert.

Johannes Kaisinger

PySide6: QToolbar

Python

PySide6

In diesem Blogeintrag wollen wir die QToolBar studieren. Die Toolbar ist der meistgenutzte Weg, um Applikationsprogramme zu gestalten und viel genutzte Funktionalität dem…

Johannes Kaisinger

PySide6: QMenuBar

Python

PySide6

In diesem Blogeintrag wollen wir die QMenubar studieren. Viele Anwenderprogramme verwenden Menubars, um grundlegende Funktionalitäten zur Verfügung zu stellen.

Johannes Kaisinger

Qt for Python alias PySide6

Python

PySide6

In einer Reihe von Blogposts wollen wir uns mit Qt for Python alias Pyside6 befassen. Qt for Python erlaubt uns das Programmieren von grafischen Oberflächen unter Python.…

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Slycot - Einführung

Kybernetik

Regelungstechnik

Slycot

Einige Methoden von Python-Control basieren auf der Fortran-Bibliothek SLICOT, welche in dem Python Modul Slycot verpackt sind.

Johannes Kaisinger

Adaptive Regelung - Direct MRAC, Normalisierte Algorithmen

Kybernetik

Regelungstechnik

Adaptive Regelung

Die Adaptionsverstärkung (Adaption Gain) \(\gamma\) ist ein sogenannter Hyperparameter, welcher vorab eingestellt werden muss. In der Praxis wird dieser Parameter anhand von…

Johannes Kaisinger

Adaptive Regelung - Direct MRAC, Parameter Konvergenz

Kybernetik

Regelungstechnik

Adaptive Regelung

Das Ziel der MRAC Methode ist es, den Fehler \(e\) zwischen dem Referenzausgang \(y_r\) und dem Prozessausgang \(y_p\) gegen null zu bringen, \(e = y_r - y_p = 0\). Dies…

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Adaptive Regelung - Direct MRAC, MIT Rule, Zustandsraum

Kybernetik

Regelungstechnik

Adaptive Regelung

Im letzten Blogeintrag haben wir ein minimales MRAC Problem besprochen und in Python implementiert. Hier wollen wir nun dieselbe Methode für ein System 1. Ordnung besprechen.

Johannes Kaisinger

Adaptive Regelung - Direct MRAC, MIT Rule, Verstärkung

Kybernetik

Regelungstechnik

Adaptive Regelung

Wir wollen hier nun ein einfaches Beispiel der Klasse Model-Reference Adaptive Control (MRAC) besprechen. Die MRAC Methoden haben eine große praktische Relevanz…

Johannes Kaisinger

Adaptive Regelung

Kybernetik

Regelungstechnik

Adaptive Regelung

Maschinelles Lernen

In einer Reihe von Blogposts wollen wir uns mit der adaptiven Regelung beschäftigen. Diese Art der Regelungstechnik steht dem maschinellen Lernen sehr nahe und trifft auch…

Johannes Kaisinger

Frequenzkennlinienverfahren (FKL) ~ PI-Regler

Kybernetik

Regelungstechnik

Wir haben mit Ziegler-Nichols und Aström-Hägglund schon zwei Tuning-Methoden für den PI-Reglerentwurf kennengelernt. Diese Tuning-Verfahren sind leicht anzuwenden, jedoch…

Johannes Kaisinger

Frequenzkennlinienverfahren (FKL) ~ Einführung

Kybernetik

Regelungstechnik

Das Frequenzkennlinienverfahren (FKL) ist ein bewährtes und einfaches Entwurfsverfahren und gehört zu den klassischen Verfahren der Regelungstechnik. Dieses Verfahren…

Johannes Kaisinger

PI-Regler Tuning ~ Åström-Hägglund

Kybernetik

Regelungstechnik

In ihrem Buch Advanced PID Control haben Åström und Hägglund ein verbessertes Tuning für PI-Regler vorgestellt. Wie beim Ziegler-Nichols stehen Tuning-Tabellen für den…

Johannes Kaisinger

Lie-Klammer für die Exakte Eingangs-Zustandslinearisierung

Kybernetik

Regelungstechnik

Flachheit

Bei der Eingangs-Zustandslinearisierung ist der Ausgang \(y\) des nichtlinearen Systems nicht relevant. Es gibt eine gut ausgebaute Theorie, welche die Überprüfung der…

Johannes Kaisinger

Exakte Eingangs- Ausgangslinearisierung

Kybernetik

Regelungstechnik

Flachheit

Wir wollen hier eine Exakte Eingangs-Ausgangslinearisierung im SISO-Fall mithilfe differentialgeometrischen Methoden durchführen. Jürgen Adamy gibt mit seinem Buch Nichtlinea…

Johannes Kaisinger

100 Jahre PID und 80 Jahre Ziegler-Nichols

Kybernetik

Regelungstechnik

Dieses Jahr (2022) feiern wir 100 PID-Regelung auf einer wissenschaftlichen Grundlage. Der erste mathematische fundierte wissenschaftliche Aufsatz wurde 1922 von Nicolas…

Johannes Kaisinger

Repräsentation linearer Systeme

Kybernetik

Systemtheorie

Kontrolltheorie

Künstliche Intelligenz

In einer Reihe von Blogposts werden wir uns mit linearen zeitinvarianten zeitkontinuierlichen Systemen beschäftigen. Dabei können wir diese wiederum in SISO (Single Input…

Johannes Kaisinger

Die Regelungstechnikkarte

Kybernetik

Systemtheorie

Kontrolltheorie

Künstliche Intelligenz

Bevor wir uns der zeitkontinuierlichen Regelungstechnik zuwenden, wollen wir einen Überblick über alle Methoden der modernen Kontrolltheorie gewinnen. Brian Douglas hat zu…

Johannes Kaisinger

Exakte Regler-Gradient Methoden für LQR

Kybernetik

Systemtheorie

Kontrolltheorie

Bestärkendes Lernen

Aufbauend auf den letzten Blogeintrag wollen wir hier Regler-Gradient (policy gradient) Methoden besprechen. policy gradient-Methoden können der Regler-Suche / Optimierung (p…

Johannes Kaisinger

Spur Trick für die Regler-Evaluierung

Kybernetik

Systemtheorie

Kontrolltheorie

Bestärkendes Lernen

Die Regler-Evaluierung (policy evaluation) ist ein zentraler Schritt für viele Methoden aus dem bestärkenden Lernen (reinforcement learning) und der Regler-Suche (policy…

Johannes Kaisinger

H2-Norm und Kovarianz lineare Systeme

Kybernetik

Systemtheorie

Kontrolltheorie

In Octave oder Matlab steht uns mit covar eine Methode zur Verfügung, mit welcher wir die stationäre Kovarianz des Zustandsvektors \(x\) und die stationäre Kovarianz des…

Johannes Kaisinger

H2-Norm linearer zeitdiskreter zeitinvarianter Systeme (d-LTI)

Kybernetik

Systemtheorie

Kontrolltheorie

Die \(\mathcal{H}_2\)-Norm für lineare Systeme spielt eine große Rolle in der Systemanalyse, Reglersynthese und Modellreduktion. Auch im bestärkenden Lernen ist diese Norm…

Johannes Kaisinger

Das Kronecker Produkt und die Lyapunov-Gleichung

Kybernetik

Systemtheorie

Kontrolltheorie

In diesem Blogeintrag wollen wir einen (naiven) Weg zeigen, wie man die zeitdiskrete Lyapunov-Gleichung

Johannes Kaisinger

Lyapunov Stabilität zeitdiskreter Systeme

Kybernetik

Systemtheorie

Kontrolltheorie

Die Lyapunov Theorie ist zentral für die Analyse nichtlineare Systeme. Aber auch in der linearen Theorie ist diese extrem wertvoll und spielt dort eine zentrale Rolle in der…

Johannes Kaisinger

Python f-strings

Python

Mit Python 3.6 PEP498 wurden die sogenannten f-strings eingeführt. Python f-strings sind vor allem besser lesbar, somit weniger fehleranfällig und sollten deshalb von Beginn…

Johannes Kaisinger

Python Strings mit `str.format()`

Python

Im letzten Blogeintrag haben wir die print() Funktion kennengelernt. Python besitzt mit str.format() eine elegante Möglichkeit, Strings mit Variablen zu kombinieren und zu…

Johannes Kaisinger

Python: print

Python

print() ist die Standard Konsolenausgabe in Python. Grundsätzlich lässt sich diese Funktion sehr einfach verwenden. Hier werden ein paar einfache Beispiele gezeigt.

Johannes Kaisinger

Python: for Schleifen

Python

for Schleifen werden sehr oft benötigt um Aufgaben sequentiell abzuarbeiten. In Python gibt es einige Muster die zusammen mit der for Schleife immer wieder anzutreffen sind.…

Johannes Kaisinger

Python stürmt die Charts

Python

Kybernetik

Im Jahr 2021 hat Python viele Spitzenplätze in Rankings eingenommen. Im Folgenden wollen wir die Rankings ein wenig genauer studieren und klären, für welche Bereiche Python…

Johannes Kaisinger

Masse Feder System, LQR als Q-Faktor Regler-Iteration (Online, On-Policy)

Kontrolltheorie

Bestärkendes Lernen

LQR

In diesem Blogeintrag wollen wir eine modellfreie Methode besprechen. In der Literatur werden Versionen dieser Methode als Least Squares Policy Iteration besprochen.

Johannes Kaisinger

Masse Feder System, LQR mit Offline Generalisierte Regler-Iteration

Kontrolltheorie

Bestärkendes Lernen

LQR

Das bestärkende Lernen bietet eine leicht abgewandelte Form der Regler-Iteration an.

Johannes Kaisinger

Masse Feder System, LQR mit Offline Regler-Iteration

Kontrolltheorie

Bestärkendes Lernen

LQR

Eine der bekanntesten Methoden aus dem Gebiet der dynamischen Programmierung ist die modellbasierte Regler-Iteration.

Johannes Kaisinger

Masse Feder System, Reglersynthese durch LQR (in der Notation des bestärkenden Lernens)

Kontrolltheorie

Bestärkendes Lernen

LQR

In diesem Blogeintrag wollen wir die Notation des bestärkenden Lernens einführen. Dazu wiederholen wir die dynamische Programmierung anhand des LQR Problems.

Johannes Kaisinger

Kybernetik, die Kontrolltheorie und das bestärkende Lernen

Kybernetik

Kontrolltheorie

Bestärkendes Lernen

Dieser Blogeintrag soll die vielen Verbindungen und Überschneidungen der Felder Kontrolltheorie (aka Regelungstheorie) und dem bestärkenden Lernen aufzeigen. Weiters wird…

Johannes Kaisinger

Masse Feder System, Reglersynthese durch LQR

Kontrolltheorie

LQR

In diesem Notebook wollen wir die Reglersynthese mittels LQR (Linear Quadratischer Regler) durchführen. Seine Synthese ist der Teil der optimalen Regelung. Als erstes wollen…

Johannes Kaisinger

Masse Feder System, Reglersynthese durch LMIs

Kontrolltheorie

Lineare Matrix-Ungleichungen (LMIs = Linear Matrix Inequalities ) haben in den letzten 20 Jahren das Feld der Regelungstechnik enorm beeinflusst. Ihre Bedeutung ist im…

Johannes Kaisinger

Masse Feder System, Reglersynthese durch Polvorgabe

Kontrolltheorie

In diesem Notebook wollen wir einen Regler mittels Polevorgabe entwerfen. Dazu benutzen wir die Python-Bibliothek control mit dem Befehl place.

Johannes Kaisinger

Systeme unter Parameterschwankungen

Kontrolltheorie

Systemtheorie

In diesem Notebook wollen wir aufzeigen was die Regelungstechnik, die Systemidentifikation und das maschinelle Lernen so anspruchsvoll machen kann. Selbst einfache lineare…

Johannes Kaisinger

Masse Feder System, Systemanalyse

Python

Mechanik

In diesem Notebook wollen wir eine Systemanalyse durchführen wie sie in der Kontrolltheorie üblich ist. Die Python Bibliothek control liefert einen guten Funktionsumfang um…

Johannes Kaisinger

Masse Feder System, Experimentelle Modellbildung (ERA)

Python

Mechanik

Systemidentifikation

Maschinelles Lernen

In diesem Notebook wollen wir einen anderen Weg beschreiten. Statt mittels Lagrange II ein physikalisches Modell aufzustellen und die Parameter an die Messdaten anzupassen…

Johannes Kaisinger

Masse Feder System, Parameteridentifikation

Python

Mechanik

Systemidentifikation

In diesem Notebook wollen wir die Parameteridentifikation besprechen wie sie oft in der Robotik durchgeführt wird.

Johannes Kaisinger

Masse Feder System, Animation

Python

Mechanik

In diesem Notebook wollen wir erstmal eine Simulation des Systems durchführen. Dazu benutzen wir scipy und scipy.signal.

Johannes Kaisinger

Masse Feder System, Theoretische Modellbildung

Python

Mechanik

Sympy

Wir wollen eine dynamische Modellbildung mit Hilfe der Lagrange II Methode durchführen. Dazu wird die Python Bibliothek sympy verwendet. Als Resultat erhalten wir die die…

Johannes Kaisinger

Masse-Feder-System, Kybernetik

Kybernetik

Im den folgenden Blogeinträgen wollen wir einen Überblick gewinnen, wie vielfältig die Möglichkeiten der Kybernetik sind.

Johannes Kaisinger

Wagen mit mathematischem Pendel, Animation

Mechanik

Python

Nach dem ein mathematisches/physikalisches Modell eines mechanischen Systems zur Verfügung steht wollen wir üblicherweise erste Simulation durchführen. Bis zu einem gewissen…

Johannes Kaisinger

Wagen mit mathematischem Pendel, Bewegungsgleichung in Sympy

Mechanik

Python

Sympy

In diesem Notebook wollen wir die Bewegungsgleichung des Systems Wagen mit mathematischem Pendel herleiten. Für die symbolische Mathematik steht Python-Bibliothek sympy zur…

Johannes Kaisinger

Wagen mit mathematischem Pendel, Bewegungsgleichung

Mechanik

In diesem Blogeintrag wollen wir die Bewegungsgleichung von einem Wagen mit mathematischen Pendel herleiten. Dazu benutzen wir die Methode Lagrange II wobei die…

Johannes Kaisinger

Dynamische Modellbildung

Mechanik

Für viele Aufgaben in der Kybernetik ist es hilfreich dynamische Modelle zur Verfügung zu haben. Es kann grundsätzlich die theoretische Modellbildung von der experimentellen…

Johannes Kaisinger

Zen of Python

Python

Wie wir in diesem Blog noch sehen werden, deckt Python alle Felder der Kybernetik ab, auch wenn einzelne Themen in anderen Programmiersprachen besser unterstützt werden.…

Johannes Kaisinger

Eine kurze Geschichte der Kybernetik

Kybernetik

Eine kurze Geschichte der Kybernetik wird der erste Blogeintrag. Jedoch wird dieser Blogeintrag immer wieder verbessert ohne das Datum zu ändern.

Johannes Kaisinger