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Adaption of WORHP to Avionics Constraints

Arbeitsgruppe:AG Optimierung und Optimale Steuerung
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens ((0421) 218-63861, E-Mail: bueskens@math.uni-bremen.de)
Dr.-Ing. Dennis Wassel
Bearbeiter: Dr. Sören Geffken
Dr.-Ing. Dennis Wassel
Projektförderung: Europäische Union, Clean Sky JTI-CS-2012-3-SGO-03-020
Projektpartner: Technische Universität München
University of Southampton
Uni BW München
Laufzeit: 01.04.2013 - 31.01.2015
Bild des Projekts Adaption of WORHP to Avionics Constraints

Clean Sky ist eine einzigartige öffentlich-private Initiative, die 2008 gemeinsam von der Europäischen Kommission und der Luftfahrtindustrie gegründet wurde. Das erklärte Ziel der Initiative ist die Wettbewerbsfähigkeit des europäischen Luftverkehrs und der Luftfahrtindustrie zu steigern, sowie die Umweltbelastung durch Schadstoffemissionen und Fluglärm zu verringern und dafür sauberere und leiserere Flugzeuge zu entwickeln.

Im Bereich Green Operations - Management of Aircraft Trajectory and Mission (MTM) ist die Arbeitsgruppe Optimierung und Optimale Steuerung mit dem NLP-Solver WORHP Teil dieser innovativen Initiative geworden. Eine Möglichkeit zur Verringerung von Emissionen und Fluglärm besteht darin, die Flugbahn von Luftfahrzeugen, insbesondere für Start und Landung, zu optimieren.

Der NLP-Solver WORHP soll an die besonderen Gegebenheiten der Luftfahrt angepasst werden. Mathematische Optimierung wird hierbei in verschiedenen Bereichen benötigt: Neben der Optimierung von Flugbahnen einzelner Flugzeuge kann auch das Management des Flugverkehrs mit vielen Flugzeugen und Flugrouten innerhalb eines Luftraumes mathematisch modelliert und dann optimiert werden.

Innerhalb des Projektes koordiniert die Arbeitsgruppe Optimierung und Optimale Steuerung die Arbeiten mit den Kooperationspartnern, entwickelt die Struktur des NLP-Solvers WORHP weiter und versorgt die Partner mit passenden Schnittstellen. Die Arbeitsgruppe Operations Research der Universität von Southampton entwickelt multikriterielle Optimierung und mehrdimensionale Filtermethoden für WORHP. Die UniBW München verbessert den zu Grunde liegenden QP-Solver und das Institut für Flugsystemdynamik der Technischen Universität München testet und bewertet die Ergebnisse aus Ingenieurssicht.

Optimierte Trajektorie mit Lärmprofil Optimierte Trajektorie mit Lärmprofil

Die Hauptziele des Projektes sind die Verbesserung der Berechnungseffizienz für die speziell in der Luftfahrt auftretenden Problemstrukturen, und die Verbesserung der Stabilität des NLP-Solvers, um fehlerhafte Eingaben so gut wie möglich zu behandeln und idealerweise trotzdem verwertbare Ergebnisse zu liefern. Eine weitere Anforderung für die Luftfahrt ist die schnellstmögliche Lieferung zumindest suboptimaler realisierbarer Flugbahnen.