Kde se berou milisekundy
Otázka „jaké má ta Wi-Fi zpoždění“ je špatně položená. Regulační smyčka necítí zpoždění rádia, ale zpoždění celé cesty od okamžiku, kdy veličina existovala, k okamžiku, kdy na ni zareaguje pohon. Rádio je jeden z deseti sčítanců, a obvykle ani ne ten největší.
- Thold = 10/2 = 5,0 ms
Hodnota, kterou regulátor právě čte, byla naměřená někdy během minulé periody. Průměrně je tedy o půl periody stará — a to ještě nikam nic neposlalo.
- Tdrát = 8,1 ms
Čidlo a jeho filtr, sestavení rámce, zpracování na druhé straně, výpočet a pohon. Tohle rádio nezavinilo a bez rádia to nezmizí.
- Trádio = 1,1 ms (12 %)
Čekání na médium, rámec na vzduchu a povel zpátky. U dobře postavené smyčky je to menší část rozpočtu než ta předchozí — a to je hlavní zjištění téhle kapitoly.
- 0 × 1,2 ms = 0,0 ms
Každé opakování přidá celý pokus. Nemá pevnou cenu — nastane, nebo ne, a právě tím se z předvídatelného zpoždění stává rozdělení.
- T = 9,2 ms = 0,92 period
Součet je zpoždění smyčky. Regulátor ho necítí v milisekundách, ale ve stupních fáze — a o tom je příští kapitola.
Deset sčítanců
| úsek | typicky | kdo za to může |
|---|---|---|
| vzorkování (půl periody) | Ts/2 | návrh smyčky |
| čidlo a jeho filtr | 0,5–3 ms | čidlo |
| sestavení rámce | 0,1–1 ms | software |
| čekání na médium | 0,1–5 ms | rádio |
| rámec na vzduchu | 0,1–1 ms | rádio |
| opakování | 0 nebo 1–5 ms | rádio |
| zpracování na druhé straně | 0,1–1 ms | software |
| výpočet regulátoru | 0,1–2 ms | software |
| povel zpět | 0,1–1 ms | rádio |
| pohon a jeho filtr | 0,5–3 ms | pohon |
Půlperioda, na kterou se zapomíná
Vzorkovač drží hodnotu celou periodu. Ta, kterou regulátor právě používá, byla naměřená kdykoli během minulé periody — čerstvá hned po odběru, o celou periodu stará těsně před dalším. Průměrně je tedy o půl periody opožděná, a u smyčky s periodou 20 ms je to deset milisekund, tedy víc, než stojí celé rádio.
Praktický důsledek, který se vyplatí říct nahlas: když je smyčka pomalá, první věc ke kontrole není rádio, ale perioda vzorkování. Zrychlit smyčku z 50 Hz na 200 Hz ušetří 7,5 ms, což je typicky víc, než se dá vyhrát výměnou celého bezdrátového řetězce.
Co s tím číslem dál
Celkové zpoždění samo o sobě nic neříká. Dvacet milisekund je nic pro regulaci teploty a katastrofa pro proudovou smyčku pohonu. Rozhoduje poměr zpoždění k rychlosti smyčky — a ten se dá spočítat přesně, protože zpoždění dělá se smyčkou jedinou věc, a ta má vzorec. To je příští kapitola.