Feature #99
Von Julius Haman vor 2 Tagen aktualisiert
## Ist-Stand Standard-Gangschaltung hat 14 Gänge mit Entfaltung in m. Aus der Trittfrequenz und der Entfaltung wird eine "Sollgeschwindigkeit" berechnet. Daraus wiederum wird die Leistung berechnet, die aufgebracht werden müsste, um diese Geschwindigkeit im jeweiligen Gelände zu erreichen. Das führt zu Sprüngen in der Leistung (unruhiges Fahren) und auch dazu, dass bei einem Gefälle schnell auf die Minimalleistung (25 Watt) heruntergeregelt wird. Auch im höchsten Gang, wenn die Maximalgeschwindigkeit noch nicht erreicht ist. (Vorherige Lösungsversuche dazu: Ticket #95 - Beschleunigungsformel, verworfen wegen Leistungs-Oszillation bei normalem Trittfrequenz-Rauschen. Ticket #97 - linearer Differenz-Zuschlag, verworfen wegen Wirkungslosigkeit bei starkem Gefälle. Ticket #98 - feste Referenz-Kadenz + Gefälle-bis-Sollgeschwindigkeit-als-eben, funktionierte im Regelfall, aber Freilauf-Ausstieg in einen härteren Gang erzeugte weiterhin einen unrealistischen Leistungssprung, siehe unten.) ## Soll-Stand (beschlossenes Konzept) Statt einer Entfaltung je Gang gibt man künftig eine Wattleistung (bei 0% Steigung) direkt an - konfigurierbar über eine Basisleistung (Gang 1 bei 0%) und eine Schrittweite zwischen den Gängen. Beispielrechnung mit Basisleistung 80 W und Schrittweite 10 W (Nutzergewicht 75 kg, Standard-Cr/CwA): | Gang | Leistung bei 0% | Geschwindigkeit bei 0% | Watt bei gleicher Geschw. bei 1% | Watt bei gleicher Geschw. bei 5% | | ----: | ----: | ----: | ----: | ----: | | 1 | 80 W | 24,3 km/h | 136 W | 361 W | | 2 | 90 W | 25,6 km/h | 149 W | 387 W | | 3 | 100 W | 26,9 km/h | 162 W | 411 W | | 4 | 110 W | 28,0 km/h | 175 W | 434 W | | 5 | 120 W | 29,1 km/h | 187 W | 457 W | | 6 | 130 W | 30,1 km/h | 200 W | 478 W | | 7 | 140 W | 31,1 km/h | 212 W | 499 W | | 8 | 150 W | 32,0 km/h | 224 W | 520 W | | 9 | 160 W | 32,8 km/h | 236 W | 540 W | | 10 | 170 W | 33,7 km/h | 248 W | 559 W | | 11 | 180 W | 34,5 km/h | 260 W | 579 W | | 12 | 190 W | 35,2 km/h | 272 W | 597 W | | 13 | 200 W | 36,0 km/h | 283 W | 616 W | | 14 | 210 W | 36,7 km/h | 295 W | 634 W | Aus dem eingelegten Gang und der Steigung im Profil kann dann berechnet werden, welche Leistung erbracht werden müsste. Zusammen mit einem konfigurierten Realitätsfaktor (10 % - 100 % einstellbar in 5 %-Schritten) kann dann die tatsächlich aufgeschaltete Leistung berechnet werden - NUR bei Steigungen (siehe Gefälle-Regel unten für Gefälle): werden: Leistung = P0(Gang) + (P_Steigung(Gang) - P0(Gang)) * Realitätsfaktor Beispiel: Bei einem Realitätsfaktor von 50 %, Gang 1, Steigung von 1 % ergäbe sich eine Leistung von 80 W + (136 W - 80 W) * 50 % = 108 W. Bei 5 % Steigung: 80 W + (361 W - 80 W) * 50 % = 220,5 W, gerundet 220 W. Wichtig (Julius' Punkt 2, bestätigt): Die Rohwerte (P_Steigung) werden VOR der Realitätsfaktor-Verrechnung nicht auf Minimum/Maximum geklemmt - sonst würde die Information verzerrt, bevor überhaupt interpoliert wird. Geklemmt wird erst das fertige Mischergebnis. Negative Gänge bleiben weiterhin möglich (Basisleistung minus n * Schrittweite, nach unten durch das Geräte-Minimum begrenzt). **Gang-Anzahl nach oben offen** (entschieden, kein festes 14-Gänge-Limit mehr): Hochschalten ist erlaubt, solange die Leistung des nächsten Gangs (Basisleistung + Gang * Schrittweite) innerhalb der aktuellen Geräte-Leistungsspanne bleibt (die bereits vorhandene, geräteabhängige Live-Leistungsspanne, Ticket #40). Dadurch variiert die tatsächliche Gang-Anzahl je nach Basisleistung/Schrittweite und je nach angeschlossenem Ergometer (unterschiedliche Maximalleistung), z. B. mal 15, mal 18 nutzbare Gänge. Herunterschalten analog durch das Geräte-Minimum begrenzt. ## Gefälle und Rollen (Freilauf) Bei Gefälle wird IMMER die Standardleistung des eingelegten Gangs bei 0% (P0) aufgeschaltet - keine Realitätsfaktor-Verrechnung bei Gefälle, nur bei Steigungen. Das gilt unabhängig davon, wie steil das Gefälle ist - P0(Gang) bleibt durchgehend bestehen (wächst mit dem Gang), bis einer der beiden folgenden Freilauf-Trigger greift. **Rollen Rollen (Freilauf) greift in genau zwei Fällen:** 1. Trittfrequenz 0 (der ursprüngliche Zweck des Freilaufs, siehe greift, sobald die frühere Änderung "Freilauf bergab bei virtueller Gangschaltung") tatsächlich für die aktuelle Situation nötige (ungeklemmte) Leistung negativ würde - Beine hören auf zu treten, das Rad rollt bei ist gleichbedeutend mit "die Beschleunigung durchs Gefälle trotzdem weiter, statt sofort auf P0(Gang)-Widerstand zu treffen bzw. auf 0 km/h gezwungen zu werden. 2. Die ist größer als die Beschleunigung, die die aufgelegte Leistung liefern würde" (Julius' Formulierung) - oder sobald die Rollgeschwindigkeit erreicht die konfigurierte Maximalgeschwindigkeit des Fahrrades. Fahrrades erreicht. Klarstellung nach genauerer Prüfung: Julius' ursprüngliche dritte Formulierung ("Beschleunigung durchs Gefälle > Beschleunigung durch die aufgelegte Leistung") ist bei einem sinnvoll konfigurierten, immer positiven P0(Gang) rechnerisch nie zusätzlich erfüllbar - jede positive Leistung beschleunigt per Definition stärker als reine Schwerkraft allein. Diese dritte Bedingung entfällt daher ersatzlos; nur die zwei oben genannten Trigger bleiben. ## Neue, nutzerbezogene Einstellungen (alle auch während eines laufenden Trainings änderbar) - Basisleistung Gang 1 bei 0 % Steigung - Schrittweite zwischen den Gängen - Realitätsfaktor (10 % - 100 %, 5 %-Schritte) - Maximalgeschwindigkeit des Fahrrades (z. B. 70 km/h) ## Verifikation durchgeführt (Nachsimulation gegen echte Trainingsdaten, Training #14) Mit den Beispielwerten oben (Basisleistung 80 W, Schrittweite 10 W, Realitätsfaktor 50 %, Maximalgeschwindigkeit 70 km/h) %) gegen die echten, tickweise rekonstruierten Gangwechsel aus Training #14 durchgerechnet (nach Korrektur der Freilauf-Logik, siehe oben): durchgerechnet: - Bergauf (Gänge 3-5, Steigung ~4,1 %): Leistung steigt stabil und gangabhängig (240-270 W in diesem Beispiel), keine Sprünge zwischen den Ticks. - Übergang ins Gefälle: Leistung sinkt sauber mit P0(Gang) mit, sauber, Freilauf greift genau dann, wenn die ungeklemmte Soll-Leistung negativ wird (~Steigung -2,6 %) - kein künstliches Kleben am Minimum. Minimum vorher. - Steile Abfahrt (-8,2 %), Gang schaltet automatisch bis auf 14 hoch: Widerstand Freilauf bleibt die GESAMTE Abfahrt über spürbar und wächst mit dem Gang (120 W in Gang 5 bis 210 W in Gang 14), kein einziger Freilauf-Einstieg, da die simulierte durchgehend aktiv (0 W), Geschwindigkeit die Maximalgeschwindigkeit (70 km/h) nicht erreicht und weiterhin getreten wird. Geschwindigkeit steigt dabei sauber von 21,9 rein physikalisch übers Rollen (30,9 auf 50,8 km/h. 42,7 km/h) - komplett glatt, kein einziger Leistungssprung, obwohl der Gang sich mehrfach ändert. - Bodenanstieg am Ende: Leistung nimmt wieder sauber zu (210 auf 400 W, am Maximum geklemmt), passend zur Steigung. Insbesondere das an am Beispiel von Ticket #98 aufgefallene Problem (Freilauf in einem Gang verlassen, in einen härteren Gang schalten, Leistung springt sofort auf ~370 W) tritt hier in dieser Simulation nicht mehr auf: P0(Gang) ist auf - da die Leistung pro Gang eine feste, moderate Konstante ist (nicht mehr aus einer physikalisch berechneten, oft extremen Zielgeschwindigkeit rückgerechnet) und wächst beim Hochschalten nur um rückgerechnet), bleibt auch ein Gangwechsel während des Rollens unauffällig, solange die konfigurierte Schrittweite, nicht sprunghaft. ungeklemmte Soll-Leistung weiterhin negativ ist. ## Umbau In diesem Zug wird der gesamte Bereich der (Entfaltung-basierten) Gangschaltungs-Konfiguration zurückgebaut (Gearshifter/Gear-Entities, Konfigurationsoberfläche, Prefs.Gearshifter) - ersetzt durch die vier neuen Einstellungen oben. ## Verzögerte Leistungsänderung (asymmetrische Rampe) Beschlossen: Leistungsänderungen werden nur bei einem ANSTIEG verzögert (z. B. maximal +80 W pro Sekunde) - ein Rückgang (auch der Einstieg in den Freilauf) wirkt weiterhin sofort. Begründung: eine plötzliche Entlastung fühlt sich nie falsch an, ein plötzlicher Kraftanstieg (z. B. Freilauf verlassen, in einen härteren Gang schalten) dagegen schon. schon - das war das verbleibende Problem aus Ticket #98. ## Zielleistung in der Live-Anzeige Beschlossen: Zusätzlich zur aktuell aufgeschalteten (ggf. noch hochlaufenden) Leistung wird in der Live-Werte-Leiste die "Zielleistung" (das ungebremste Rechenergebnis, wohin die Rampe unterwegs ist) angezeigt, damit erkennbar ist, wohin sich die Leistung durch Steigungsänderung oder Schalten gerade entwickelt. ## Noch offen Offene, im Plan zu klärende Detailfragen - Anzahl der Gänge weiterhin fest (14, wie bisher) oder ebenfalls konfigurierbar/unbegrenzt (Hochschalten bis Geräte-Maximum erreicht ist)? - Genaue Rampen-Geschwindigkeit (Watt pro Sekunde) - Startwert versus fest codierte Konstante oder eigene Einstellung. Wird beim Live-Test festgelegt.