Positionierung: S-Rampen, Länge des Bremsweges nach Stopp-Signal

Frage:
Wie verändert sich bei S-Rampen der Bremsweg, wenn während der Beschleunigung das Stopp-Signal gegeben wird?

Antwort:
Beim S-Rampen-Profilgenerator verlängert sich der Bremsweg gegenüber dem Stoppen aus konstanter Geschwindigkeit, wenn das Stopp-Signal noch während der Beschleunigungsrampe gegeben wird; der vorhandene Beschleunigungswert also noch ungleich 0 ist.

Einfluss der Ruck-Zeit
Beim linearen Profilgenerator kann sprungartig von Beschleunigung auf Verzögerung umgeschaltet werden.
Im Unterschied dazu werden bei vorgewählter S-Rampen-Funktion prinzipgedingt Beschleunigung und Verzögerung über eine Rampe (Ruck-Zeit) verändert, damit kein Ruck entsteht (s. Diagramm). Die Beschleunigung ungleich 0 muss beim S-Profil erst über die Ruck-Zeit-Rampe zu 0 abgebaut werden, bevor die Verzögerung eingeleitet werden kann. In der Phase abnehmender Beschleunigung nimmt die Geschwindigkeit zunächst noch weiter zu und es wird auch ein zusätzlicher Weg zurückgelegt, trotz Stopp-Signal. Die Verzögerung erfolgt anschließend ausgehend von einer höheren Geschwindigkeit, wodurch sich der Bremsweg nochmals verlängert (s. Diagramm).

Weitere Besonderheit der S-Rampen:

• Soll mit S-Rampen die gleiche Positionierzeit wie mit linearen Rampen erreicht werden, muss die Beschleunigung in der Spitze den doppelten Wert des linearen Profils erreichen (siehe Diagramm).
• Beim Stoppen mit kleineren Anfangsgeschwindigkeiten ergeben sich längere Positionierzeiten gegenüber linearen Rampen, wenn die Beschleunigung aufgrund der vorgegebenen Ruckzeit nicht hoch genug ansteigen kann.
• Insbesondere beim Handfahren mit S-Rampe wird dieser Effekt in Form von 'trägem' Antriebsverhalten spürbar.

Der prinzipielle Sachverhalt hinsichtlich des erforderlichen Bremsweges ist insbesondere bei der Konstruktion der Mechanik zu berücksichtigen, um Crashs zu vermeiden.

Diagramm:
Dargestellt sind die zeitlichen Verläufe von Geschwindigkeit und Beschleunigung, sowie der jeweilige Bremsweg als Fläche im v-t-Diagramm für lineare und S-Rampen.
Die unteren Verläufe zeigen, dass bei S-Rampe ein sofortiges Bremsen in der Beschleunigungsphase nicht möglich ist, unter der Maßgabe unerwünschten Ruck (jerk) zu vermeiden: