Die Autoren der Beiträge dieses Bandes spannen den Bogen von den mathematisch-theoretischen Grundlagen der (Mehrziel-)Optimierung über deren Umsetzung in Entscheidungsunterstützungssystemen bis zur Analyse von praktischen Entscheidungsproblemen. Dabei werden neben klassischen Modellierungskonzepten auch Fuzzy-Systeme berücksichtigt.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Tobias Engelhardt untersucht und entwickelt Derating-Strategien, die am thermischen Limit des elektrischen Antriebs sowohl die Performance als auch die Fahrbarkeit eines elektrischen Sportwagens gewährleisten. Dabei werden verschiedene Ansätze untersucht und mit evolutionären Algorithmen optimiert. Durch die entwickelten Derating-Strategien kann das Fahrzeug ohne zu überhitzen hohe Fahrleistungen mit hoher Reproduzierbarkeit erbringen. Aus diesem Grund sind die Ergebnisse dieser Studie ein wichtiger Baustein für die Akzeptanz elektrischer Sportwagen.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Aktualisiert: 2023-07-02
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Aktualisiert: 2023-07-02
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In diesem Buch wird ein Konzept und die Algorithmenentwicklung für ein hierarchisch organisiertes Lastmanagement behandelt. Die Hierarchieebenen sind dabei das Gerät, der Haushalt und das Ortsnetz. Dabei wird ein anreizbasiertes Lastmanagement über einen variablen, 24h im Voraus bekannten Stromtarif verfolgt. Während auf den unteren Hierarchieebenen das primäre Ziel ist, die Kosten zu minimieren, also die Lasten dann zu betreiben, wenn das Energieangebot groß ist, ändert sich die Zielpriorität mit steigender Hierarchieebene hin zur Lastspitzenvermeidung. Ohne dieses zweite Ziel wäre das Ergebnis der vielen Optimierungsprozesse jeweils identisch und es träte eine hohe Lastspitze zum billigsten Zeitpunkt auf. Es wird gezeigt, wie die ablaufende hierarchische Mehrzieloptimierung zu einer deutlichen Lastverschiebung hin zu billiger Energie erfolgt, aber trotzdem eine sehr gute Vergleichmäßigung der Last in diesem Bereich stattfindet.
Aktualisiert: 2023-07-03
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In diesem Buch wird ein Konzept und die Algorithmenentwicklung für ein hierarchisch organisiertes Lastmanagement behandelt. Die Hierarchieebenen sind dabei das Gerät, der Haushalt und das Ortsnetz. Dabei wird ein anreizbasiertes Lastmanagement über einen variablen, 24h im Voraus bekannten Stromtarif verfolgt. Während auf den unteren Hierarchieebenen das primäre Ziel ist, die Kosten zu minimieren, also die Lasten dann zu betreiben, wenn das Energieangebot groß ist, ändert sich die Zielpriorität mit steigender Hierarchieebene hin zur Lastspitzenvermeidung. Ohne dieses zweite Ziel wäre das Ergebnis der vielen Optimierungsprozesse jeweils identisch und es träte eine hohe Lastspitze zum billigsten Zeitpunkt auf. Es wird gezeigt, wie die ablaufende hierarchische Mehrzieloptimierung zu einer deutlichen Lastverschiebung hin zu billiger Energie erfolgt, aber trotzdem eine sehr gute Vergleichmäßigung der Last in diesem Bereich stattfindet.
Aktualisiert: 2023-07-03
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In diesem Buch wird ein Konzept und die Algorithmenentwicklung für ein hierarchisch organisiertes Lastmanagement behandelt. Die Hierarchieebenen sind dabei das Gerät, der Haushalt und das Ortsnetz. Dabei wird ein anreizbasiertes Lastmanagement über einen variablen, 24h im Voraus bekannten Stromtarif verfolgt. Während auf den unteren Hierarchieebenen das primäre Ziel ist, die Kosten zu minimieren, also die Lasten dann zu betreiben, wenn das Energieangebot groß ist, ändert sich die Zielpriorität mit steigender Hierarchieebene hin zur Lastspitzenvermeidung. Ohne dieses zweite Ziel wäre das Ergebnis der vielen Optimierungsprozesse jeweils identisch und es träte eine hohe Lastspitze zum billigsten Zeitpunkt auf. Es wird gezeigt, wie die ablaufende hierarchische Mehrzieloptimierung zu einer deutlichen Lastverschiebung hin zu billiger Energie erfolgt, aber trotzdem eine sehr gute Vergleichmäßigung der Last in diesem Bereich stattfindet.
Aktualisiert: 2023-07-03
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Dieses Buch beschreibt basierend auf dem gleichnamigen Innovationsprojekt im Spitzencluster it’s OWL die Entwicklung intelligenter Verfahren und Systeme, um auch unter variablen Produktionsbedingungen eine zuverlässige Massenfertigung von Kupferbondverbindungen sicherzustellen.Dabei wird der gesamte Prozess der Ultraschall-Verbindungsbildung modelliert. Dies beinhaltet u. a. ein Reibmodell mit gekoppeltem Anbindungsmodell, den Ultraschall-Erweichungseffekt und den Verschleiß des Bondwerkzeugs. Zudem wird das Konzept einer selbstoptimierenden Bondmaschine vorgestellt, welche Prozessparameter in Abhängigkeit von Störgrößen wie Verschleiß anpasst.Das Ultraschallbonden mit Aluminiumdraht ist ein etabliertes Fertigungsverfahren zur Kontaktierung von Leistungshalbleitern. Zukünftige Leistungshalbleiterchips erfordern jedoch einen Technologiewechsel zu Kupferdraht. Die Prozessparameter unterscheiden sich dabei deutlich von den bekannten Aluminiumprozessen, ihre Wechselwirkungen sind weitestgehend unbekannt.
Aktualisiert: 2023-06-08
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In diesem Buch wird ein Konzept und die Algorithmenentwicklung für ein hierarchisch organisiertes Lastmanagement behandelt. Die Hierarchieebenen sind dabei das Gerät, der Haushalt und das Ortsnetz. Dabei wird ein anreizbasiertes Lastmanagement über einen variablen, 24h im Voraus bekannten Stromtarif verfolgt. Während auf den unteren Hierarchieebenen das primäre Ziel ist, die Kosten zu minimieren, also die Lasten dann zu betreiben, wenn das Energieangebot groß ist, ändert sich die Zielpriorität mit steigender Hierarchieebene hin zur Lastspitzenvermeidung. Ohne dieses zweite Ziel wäre das Ergebnis der vielen Optimierungsprozesse jeweils identisch und es träte eine hohe Lastspitze zum billigsten Zeitpunkt auf. Es wird gezeigt, wie die ablaufende hierarchische Mehrzieloptimierung zu einer deutlichen Lastverschiebung hin zu billiger Energie erfolgt, aber trotzdem eine sehr gute Vergleichmäßigung der Last in diesem Bereich stattfindet.
Aktualisiert: 2023-06-08
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In diesem Buch wird ein Konzept und die Algorithmenentwicklung für ein hierarchisch organisiertes Lastmanagement behandelt. Die Hierarchieebenen sind dabei das Gerät, der Haushalt und das Ortsnetz. Dabei wird ein anreizbasiertes Lastmanagement über einen variablen, 24h im Voraus bekannten Stromtarif verfolgt. Während auf den unteren Hierarchieebenen das primäre Ziel ist, die Kosten zu minimieren, also die Lasten dann zu betreiben, wenn das Energieangebot groß ist, ändert sich die Zielpriorität mit steigender Hierarchieebene hin zur Lastspitzenvermeidung. Ohne dieses zweite Ziel wäre das Ergebnis der vielen Optimierungsprozesse jeweils identisch und es träte eine hohe Lastspitze zum billigsten Zeitpunkt auf. Es wird gezeigt, wie die ablaufende hierarchische Mehrzieloptimierung zu einer deutlichen Lastverschiebung hin zu billiger Energie erfolgt, aber trotzdem eine sehr gute Vergleichmäßigung der Last in diesem Bereich stattfindet.
Aktualisiert: 2023-06-08
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Dieses Buch beschreibt basierend auf dem gleichnamigen Innovationsprojekt im Spitzencluster it’s OWL die Entwicklung intelligenter Verfahren und Systeme, um auch unter variablen Produktionsbedingungen eine zuverlässige Massenfertigung von Kupferbondverbindungen sicherzustellen.Dabei wird der gesamte Prozess der Ultraschall-Verbindungsbildung modelliert. Dies beinhaltet u. a. ein Reibmodell mit gekoppeltem Anbindungsmodell, den Ultraschall-Erweichungseffekt und den Verschleiß des Bondwerkzeugs. Zudem wird das Konzept einer selbstoptimierenden Bondmaschine vorgestellt, welche Prozessparameter in Abhängigkeit von Störgrößen wie Verschleiß anpasst.Das Ultraschallbonden mit Aluminiumdraht ist ein etabliertes Fertigungsverfahren zur Kontaktierung von Leistungshalbleitern. Zukünftige Leistungshalbleiterchips erfordern jedoch einen Technologiewechsel zu Kupferdraht. Die Prozessparameter unterscheiden sich dabei deutlich von den bekannten Aluminiumprozessen, ihre Wechselwirkungen sind weitestgehend unbekannt.
Aktualisiert: 2023-06-07
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Um eine Erderwärmung von 2°C relativ zum vorindustriellen Niveau zu verhindern, ist eine starke Reduktion aller industriellen Emissionen und eine Effizienzsteigerung der gesamten Wertschöpfungskette notwendig. Der Höhentest als Teil des Entwicklungsprozesses von Triebwerken bietet deutliches Potential zur Steigerung der Energieeffizienz.
Zur Realisierung einer automatisierten Betriebspunktoptimierung wird der Ansatz der selbstoptimierenden Systeme mit Online-Prozessanbindung und Rückführung der optimierten Variablen in den Prozess aus dem Bereich der prozesstechnischen Anlagen um die automatisierte Erkennung der Anlagenkonfiguration erweitert. Die Methodik wird am Beispiel des Höhenprüfstandes der Universität Stuttgart ausgearbeitet und unter Nutzung realer Versuchsfälle der betrachteten Anlage in Hinblick auf ihre Funktionalität untersucht.
Die aktiven Anlagenteile werden mithilfe eines Expertensystems erkannt und aus deren Subsystemmodellen die Zielfunktion gebildet. Zur Bestimmung des Massenstromes als Eingangsgröße für die Modelle werden die Charakteristika der Regelklappen genutzt. Die experimentelle Charakterisierung zeigt die Abhängigkeit des Durchflusskoeffizienten von der Einbausituation und den Zuströmbedingungen im jeweiligen Betriebsmodus des Prüfstandes. Vier evolutionäre Algorithmen werden hinsichtlich ihrer Performance an zwei beispielhaften Testkonfigurationen des Höhenprüfstandes verglichen und der Algorithmus MOEA/D für die Implementierung ausgewählt. Für die betrachtete Anlage kann geschlussfolgert werden, dass beim Betrieb mehrerer Verdichter in Reihenschaltung das Druckverhältnis der hinteren Verdichter für einen energieeffizienten Betrieb möglichst hoch gewählt werden sollte.
Aktualisiert: 2023-04-20
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Die Gestaltung technischer Strukturen wird immer komplexer und anspruchsvoller, und das wird weiterhin so bleiben. Unter den zu erfüllenden Herausforderungen ist der Leichtbau in Kombination mit anderen Funktionen von großer Bedeutung. Dies hat zur Entwicklung und Ausarbeitung einer großen Anzahl von Materialien geführt, um Strukturen zu entwerfen, die leicht sind, aber gleichzeitig eine vergleichbare Leistung wie bereits mit Metall entworfene Strukturen aufweisen. Dennoch ist es festzustellen, dass die entwickelten Materialien nicht immer den Anforderungen der zu entwerfenden Strukturen entsprechen. Aus diesem Grund greifen Konstrukteure auf Strukturen zurück, die mehrere Materialien kombinieren, um die Vorteile der einzelnen Materialien zu nutzen.
Die im Rahmen dieser Arbeit erarbeitete Methodik unterstützt die Konstrukteure bei dieser Aufgabe, indem sie drei Elemente kombiniert: eine Architekturdatenbank, die erweiterbar ist und enthält die üblichen Multi-Material-Architekturen, aus denen es gewählt werden kann; eine Materialbibliothek, in der die verfügbaren oder zu erwerbenden Materialien mit allen Eigenschaften erfasst sind, die für die Berechnung der benötigten Anforderungen notwendig sind; ein Optimierungsalgorithmus, der das Instrument ist, das es ermöglicht, die Kombinationen zwischen den verschiedenen Materialien herzustellen, um die interessanten Architekturen für den zu behandelnden Fall zu bilden. Das Ergebnis dieser Methodik ist eine Liste von potenziellen Strukturen mit ihren jeweiligen Eigenschaften. Die endgültige Wahl der Struktur kann, in Abhängigkeit von der Zahl der Lösungen, entweder direkt nach einer kurzen Analyse der Lösungen oder mittels eines Auswertungsalgorithmus getroffen werden, der mit der entwickelten Methodik gekoppelt werden könnte.
Aktualisiert: 2020-11-30
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Die digitale Transformation prägt die Entwicklung intelligenter technischer Systeme, welche durch Vernetzung und inhärente Intelligenz einen weiten Funktionsumfang aufweisen. Selbstoptimierende Systeme sind als Stellvertreter der Klasse intelligenter Systeme durch die autonome zielkonforme Adaption des Systemverhaltens charakterisiert. Dabei stellen mechatronische Systeme eine der Grundlagen dieser Systemklasse dar, indem die Umwelt- und Betriebsbedingungen sowie die Systemzustände sensorisch erfasst und das dynamische Systemverhalten zielgerichtet beeinflusst werden. Der große Funktionsumfang intelligenter technischer Systeme geht mit einer Zunahme der Systemkomplexität einher, die eine Herausforderung bei der Absicherung der Verlässlichkeit darstellt. Dem gegenüber bieten insbesondere selbstoptimierende Systeme Potenziale zur Steigerung der Verlässlichkeit. Die Umsetzung entsprechender Maßnahmen erfordert die Unterstützung des Entwicklungsprozesses durch geeignete Methoden. Die Beherrschung der zunehmenden Systemkomplexität ist durch die Verwendung vorhandener Modelle des Entwicklungsprozesses möglich, wird aber in aktuellen Methoden nicht umfänglich genutzt. Das Ziel ist die Absicherung der Verlässlichkeit bereits in frühen Entwicklungsphasen bis hin in späte Lebenszyklusphasen. Es wird eine Methode für die integrierte Modellierung der Zuverlässigkeit, als zentrale Kenngröße der Verlässlichkeit, und des dynamischen Systemverhaltens entwickelt. Anhand von drei Anwendungsbeispielen wird gezeigt, dass diese Methode die Entwicklung von Maßnahmen zur Steigerung der Verlässlichkeit in selbstoptimierenden Systemen ermöglicht, auf komplexe Systeme anwendbar ist und die Absicherung der Verlässlichkeit während des Betriebs mit Hilfe eines Digitalen Zwillings unterstützt.
Aktualisiert: 2020-11-05
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Die vorliegende Dissertation zeigt einen Weg auf, Topologieoptimierung mit mehr als einer Zielfunktion durchzuführen. Hierfür wird eine Variante des weit bekannten NSGA-II Algorithmus verwendet und erweitert. Der daraus resultierende Ansatz stellt sich als sehr flexibel heraus und liefert vielversprechende Ergebnisse.
Aktualisiert: 2020-01-28
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Die Autoren der Beiträge dieses Bandes spannen den Bogen von den mathematisch-theoretischen Grundlagen der (Mehrziel-)Optimierung über deren Umsetzung in Entscheidungsunterstützungssystemen bis zur Analyse von praktischen Entscheidungsproblemen. Dabei werden neben klassischen Modellierungskonzepten auch Fuzzy-Systeme berücksichtigt.
Aktualisiert: 2023-03-14
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In diesem Buch wird ein Konzept und die Algorithmenentwicklung für ein hierarchisch organisiertes Lastmanagement behandelt. Die Hierarchieebenen sind dabei das Gerät, der Haushalt und das Ortsnetz. Dabei wird ein anreizbasiertes Lastmanagement über einen variablen, 24h im Voraus bekannten Stromtarif verfolgt. Während auf den unteren Hierarchieebenen das primäre Ziel ist, die Kosten zu minimieren, also die Lasten dann zu betreiben, wenn das Energieangebot groß ist, ändert sich die Zielpriorität mit steigender Hierarchieebene hin zur Lastspitzenvermeidung. Ohne dieses zweite Ziel wäre das Ergebnis der vielen Optimierungsprozesse jeweils identisch und es träte eine hohe Lastspitze zum billigsten Zeitpunkt auf. Es wird gezeigt, wie die ablaufende hierarchische Mehrzieloptimierung zu einer deutlichen Lastverschiebung hin zu billiger Energie erfolgt, aber trotzdem eine sehr gute Vergleichmäßigung der Last in diesem Bereich stattfindet.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Dieses Buch beschreibt basierend auf dem gleichnamigen Innovationsprojekt im Spitzencluster it’s OWL die Entwicklung intelligenter Verfahren und Systeme, um auch unter variablen Produktionsbedingungen eine zuverlässige Massenfertigung von Kupferbondverbindungen sicherzustellen.Dabei wird der gesamte Prozess der Ultraschall-Verbindungsbildung modelliert. Dies beinhaltet u. a. ein Reibmodell mit gekoppeltem Anbindungsmodell, den Ultraschall-Erweichungseffekt und den Verschleiß des Bondwerkzeugs. Zudem wird das Konzept einer selbstoptimierenden Bondmaschine vorgestellt, welche Prozessparameter in Abhängigkeit von Störgrößen wie Verschleiß anpasst.Das Ultraschallbonden mit Aluminiumdraht ist ein etabliertes Fertigungsverfahren zur Kontaktierung von Leistungshalbleitern. Zukünftige Leistungshalbleiterchips erfordern jedoch einen Technologiewechsel zu Kupferdraht. Die Prozessparameter unterscheiden sich dabei deutlich von den bekannten Aluminiumprozessen, ihre Wechselwirkungen sind weitestgehend unbekannt.
Aktualisiert: 2023-04-02
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Tobias Engelhardt untersucht und entwickelt Derating-Strategien, die am thermischen Limit des elektrischen Antriebs sowohl die Performance als auch die Fahrbarkeit eines elektrischen Sportwagens gewährleisten. Dabei werden verschiedene Ansätze untersucht und mit evolutionären Algorithmen optimiert. Durch die entwickelten Derating-Strategien kann das Fahrzeug ohne zu überhitzen hohe Fahrleistungen mit hoher Reproduzierbarkeit erbringen. Aus diesem Grund sind die Ergebnisse dieser Studie ein wichtiger Baustein für die Akzeptanz elektrischer Sportwagen.
Aktualisiert: 2023-04-11
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Aktualisiert: 2023-04-01
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