Globale Struktur-Regler-Optimierung

Beschreibung

Das Ziel der globalen Struktur-Regler-Optimierung ist die Entwicklung eines Konzeptes für die Modellierung, Analyse und Optimierung adaptiver Strukturen. Da die einzelnen Elemente dieser Strukturen gleichzeitig aktive und passive Funktionen haben, kann eine separate Optimierung von Struktur- und Reglereigenschaften nur zu suboptimalen Lösungen führen. Daher werden bei der globalen Struktur-Regler-Optimierung gleichzeitig Parameter der Struktur und der Regelung in der Optimierung berücksichtigt.

Durch die unterschiedlichen Disziplinen, welche zur Beschreibung adaptiver Strukturen benötigt werden, ergeben sich sehr komplexe Optimierungsaufgaben, die hochentwickelte Optimierungsalgorithmen erforderlich machen. Häufig beinhalten die Optimierungskriterien explizit oder über die Modellbeschreibung punkt- und stückweise definierte Funktionen und in der Folge nichtdifferenzierbare Kriterienflächen. Ausserdem werden die Modelle oft durch spezifische Programme, wie z.B. FEM-Programme, oder Programme zur Strömungssimulation beschrieben, so dass eine verteilte Optimierungsrechnung durchgeführt werden muss, und besonderes Interesse auf der Ankopplung externer Programme an die Optimierung liegt.

Für die Optimierung werden sowohl deterministische Algorithmen in Verbindung mit speziellen Methoden zur Empfindlichkeitsanalyse als auch stochastische Verfahren eingesetzt. Die Empfindlichkeitsanalyse für Funktionen, welche über eigenständige Programme definiert sind, sowie für punkt- und abschnittsweise definiert Funktionen wird dabei unter anderem mit der Automatischen Differentiation durchgeführt. Sind die Kriterienflächen nicht konvex und beeinhalten lokale Minima, so kommen stochastische Verfahren zum Einsatz, wie z.B. eine Evolutionsstrategie, welche durch Parallelisierung auch für grössere Aufgaben geeignet ist.

Publikationen

• Bestle, Dieter: Analyse und Optimierung von Mehrkörpersystemen. Berlin: Springer-Verlag, 1994.
• Eberhard, Peter: Zur Mehrkriterienoptimierung von Mehrkörpersystemen, VDI Fortschrittberichte, Bd. 227, Reihe 11. Düsseldorf: VDI Verlag, 1996.
• Eberhard, Peter und Dignath, Florian: Control Optimization of Multibody Systems Using Point- and Piecewise Defined Optimization Criteria, Engineering Optimization, 32, S417-438, 2000.
• Florian Dignath, Markus Hermle und Werner Schiehlen: Smart Structures in Robotics, Proceedings of the IUTAM Symposium on Smart Structures and Structronic Systems, U. Gabbert und H.S. Tzou (Eds.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, S33--40, 2001.

Weitere Seiten zu diesem Thema

• Teilprojekt B1 des SFB 409 "Adaptive Strukturen im Flugzeugbau und Leichtbau"

Ansprechpartner

• Dipl.-Ing. F. Dignath