Publikationen

Keller, Andreas;
Richt- oder Schlängellinie?. - In: Medizintechnik, ISSN 0344-9416, Bd. 135 (2015), 3, S. 104-108

Keller, Andreas;
Zum Übertragungsverhalten medizinischer Bilderzeugungssysteme : Teil 7: Rauschen. - In: Medizintechnik, ISSN 0344-9416, Bd. 135 (2015), 4, S. 153-156

Dai, Pham Duc;
Optimization approaches for planning and operation of large-scale water distribution networks, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIII, 148 S., 1,72 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2015
Parallel als Druckausg. erschienen

Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, sich zwei Hauptaspekten bei der Planung und Betriebsführung von großen Wasserverteilungssystemen (WVS) zu widmen, die einerseits in der Druckregelung im laufenden Betrieb zur Wasserverlustreduzierung sowie andererseits in der Optimierung der Pumpenergie- und Wartungskosten bestehen. Die optimale Druckregelung wird durch die optimale Platzierung von Druckreduzierungsventilen (DRV) erreicht. Die Optimierung des Betriebs der DRVs wird durch die Minimierung des überschüssigen Drucks im Wasserverteilungssystem erreicht, während die Minimierung der Pumpenergie- und Wartungskosten durch die optimale Berechnung der Ein- und Ausschaltvorgänge der Pumpen erzielt wird. Zur effektiven Wasserverlustreduzierung in einem WVS wird in dieser Arbeit ein neuer Lösungsansatz vorgeschlagen, nämlich ein mathematisches Optimierungsprogramm mit Komplementaritätsbeschränkungen (MOKB), um ein gemischt-ganzzahliges nichtlineares Optimierungsproblem zur optimalen Platzierung von DRVs zu lösen. Zusätzlich wurde ein neues Rundungsschema entwickelt, um sowohl die Lösungsprozedur zu beschleunigen als auch die Qualität der MOKB-Lösung zu verbessern. Der MOKB-Ansatz wurde danach auf die optimale Platzierung von DRVs für so genannte Benchmark-WVSs angewendet und brachte neue optimale Platzierungen von DRVs hervor. Diese Ergebnisse äußern sich in einer erhöhten Reduzierung von Verlustwassermengen und überschüssigen Drücken verglichen mit den Resultaten, die mit bisherigen Lösungsansätzen gefunden wurden.In WVSs, in denen schon DRVs installiert worden sind, kann man die Wasserverlustreduzierung untersuchen, indem man den Betrieb der DRVs optimiert. Ein erweitertes Modell der DRVs wird in dieser Arbeit vorgeschlagen, in dem ein Gesamtmodell mit drei Betriebsmodi aufgestellt wird. Dieses Modell - repräsentiert durch eine nichtlineare nicht-glatte Gleichung - kann bei vielen Szenarios, die in WVSs auftreten, in die Details gehen, die mit existierenden DRV-Modellen nicht behandelbar sind. Numerische Untersuchungen haben gezeigt, dass das erweiterte DRV-Modell die existierenden Modelle in puncto Qualität und Genauigkeit der optimalen Lösung übertrifft. Neben der Druckregelung zur Verlustreduzierung wurde in dieser Arbeit ebenfalls ein allgemeiner gemischt-ganzzahliger nichtlinearer Programmierungsansatz (GGNLP) zur Optimierung der Ein- und Ausschaltvorgänge von Pumpen in Wasserversorgungssystemen mit mehreren Speichern entwickelt. Eine Menge von linearen Gleichungsnebenbedingungen zur Formulierung des GGNLP und für eine effektive Beschränkung der Anzahl von Ein-/Ausschaltungen wird vorgeschlagen. Als ein Ergebnis führt die optimale Berechnung höchstens zu einer spezifizierten maximalen Anzahl von Schaltvorgängen mit reduzierten Pumpenergiekosten. Um darüber hinaus die Betriebsweise von großen WVSs zu optimieren, wurde ein Softwarepaket entwickelt, das automatisch das Optimierungsmodell aus einem Simulationsmodell aus der EPANET-Simulationsumgebung extrahiert und einen zweistufigen Optimierungsansatz ausführt, der den optimalen Pumpenbetrieb für ein real existierendes großes Trinkwasserversorgungssystem bestimmt. Die Software gestattet dem Nutzer die Optimierung der Betriebsführung von WVSs mit minimalem Aufwand.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26777

Mansoor, Arfan; Streitferdt, Detlef; Füßl, Franz-Felix
Alternatives selection using GORE based on fuzzy numbers and TOPSIS. - In: Journal of software engineering and applications, ISSN 1945-3124, Bd. 8 (2015), 7, S. 346-359

http://dx.doi.org/10.4236/jsea.2015.87035

Vu, Quoc Dong;
Parameter estimation in complex nonlinear dynamical systems, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: XXII, 192 S., 6,59 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2015
Parallel als Druckausg. erschienen

Ziel der vorliegenden Dissertationsschrift ist es, mathematische bzw. numerische Verfahren zur Parameterschätzung für nichtlineare dynamische Systeme zu entwickeln, deren Modelle in Form von gewöhnlichen Differentialgleichungen oder differential-algebraischen Gleichungen vorliegen. Derartige Modelle zu validieren gelingt in der Regel nicht, indem Naturgesetze ausgenutzt werden können, vielmehr sind häufig aufwendige Messungen erforderlich, deren Datensätze dann auszuwerten sind. Numerische Verfahren zur Parameterschätzung unterliegen solchen Herausforderungen und unerwünschten Effekten wie Steifheit, schlechter Konditionierung oder Korrelationen zwischen zu schätzenden Parametern von Modellgleichungen, die rechenaufwendig sein, aber die auch schlechte Konvergenz bzw. keine Eindeutigkeit der Schätzung aufweisen können. Die Arbeit verfolgt daher zwei Ziele: erstens effektive Schätzstrategien und numerische Algorithmen zu entwickeln, die komplexe Parameter-Schätzprobleme lösen und dazu mit multiplen Datenprofilen bzw. mit großen Datensätzen umgehen können. Zweites Ziel ist es, eine Methode zur Identifizierbarkeit für korrelierte Parameter in komplexen Modellgleichungen zu entwickeln. Eine leistungsfähige direkte Strategie zur Lösung von Parameter-Schätzaufgaben ist die Umwandlung in ein Problem der optimalen Steuerung. Dies schließt folgende Methoden ein: direkte sequentielle und quasi-sequentielle Verfahren, direkte simultane Strategien, direkte Mehrfach-Schießverfahren und kombinierte Mehrfach-Schießverfahren mit Kollokationsmethoden. Diese Arbeit orientiert besonders auf quasi-sequentielle Verfahren und kombinierte Mehrfach-Schießverfahren mit Kollokationsmethoden. Speziell zur Lösung von Parameterschätzproblemen wurde die Innere-Punkte-Verfahren mit dem quasi-sequentielle Verfahren gekoppelt. Eine weitere Verbesserung zur Lösung von Parameterschätzproblemen konnte erreicht werden, indem die "reduced-space" Technik der Innere-Punkte-Verfahren benutzt wurde. Die Leistungsfähigkeit der kombinierte Mehrfach-Schießverfahren mit Kollokationsmethoden zur Lösung von Dynamischen Optimierungsproblemen war bisher damit verbunden, dass die Zustandsbeschränkungen nur in den Knoten des Diskretisierungsgitters eingehalten werden konnten. Mit dieser Arbeit konnte die kombinierte Mehrfach-Schießverfahren mit Kollokationsmethoden verbessert werden, so dass alle Zustandsgrößen die vorgegebenen Beschränkungen in allen Kollokationspunkten einhalten, was zu einer deutlichen Verbesserung des letztlich zu lösenden Optimalsteuerungsproblems zur Parameterschätzung führt. Um die Qualität Parameterschätzung zu verbessern, werden üblicherweise mehrfache Messdatensätze benutzt. In der vorgelegten Dissertation wurde zur Parameterschätzung eine dynamische Drei-Stufen-Strategie mit einem eingebauten quasi-sequenziellen Verfahren entwickelt. Durch die Zerlegung der Optimierungsvariablen kann das vorgeschlagene Verfahren sehr effizient zeitabhängige Parameter-Schätzaufgaben mit mehrfachen Datenprofilen lösen. Zur Steigerung der Recheneffizienz wurde darüber hinaus erfolgreich eine Parallel-Rechner Strategie eingebaut, die das sog. "message passing interface" (MPI) nutzt. Eine zweite Herausforderung für die Parameterschätzung nichtlinearer dynamischer Modelle betrifft die Indentifizierbarkeit der Parameter. Damit verbunden ist die Frage nach der Eindeutigkeit der geschätzten Parameter. In dieser Arbeit wird auch ein systematisches Vorgehen zur Identifizierung paarweiser Korrelationen als auch zum Erkennen von Wechselwirkungen höherer Ordnung zwischen Parametern in nichtlinearen dynamischen Systemen vorgeschlagen. Damit lässt sich sowohl die strukturelle als auch eine praktische "Nichtidentifizierbarkeit" klären. Darüber hinaus lässt sich durch eine Korrelationsanalyse darauf schließen, welche minimale Zahl von Datensätzen mit unterschiedlichen Eingängen zum Entwurf benötigt wird, um Parameterkorrelationen auszuschließen. Dies wiederum entspricht einer maximalen Zahl von korrelierten Parametern innerhalb der Korrelations-Gruppen. Im Ergebnis der Korrelationsanalyse erhält man eine notwendige Bedingung wie viele Messdaten für eine eindeutige Parameterschätzung benötigt werden

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26727