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Zentrum für Technomathematik

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Projekte der AG Optimierung und Optimale Steuerung

Logo Projekt SmartFarm2SmartFarm2
Übergeordnetes Ziel von SmartFarm2 besteht darin, die Potenziale der Eigenverbrauchsoptimierung anhand realer Objekte aufzuzeigen, um auch nach dem Auslaufen der garantierten EEG-Vergütung Anreize zu schaffen, EE-Anlagen neu einzusetzen oder weiter zu betreiben. Da für die Eigenverbrauchsoptimierung hochgradig automatisierte Systeme aus dem Bereich der KI entwickelt werden sollen, wird die Ausstattung eines Testfeldes mit 101 Realdemonstratoren mit Hardware angestrebt, damit zum einen datengetriebene Modelle anhand der aufgezeichneten Informationen erstellt werden können und zum anderen der Automatisierungsgrad anhand realer Anwendungen unmittelbar validiert werden kann.

Zeitraum: 01.02.2021 - 31.01.2024
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens, Dr.-Ing. Francesca Jung

Logo Projekt NeXaTauto - Ganzheitliche Konzeption, feldbasierte Praxiserprobung und Validierung autonomer Arbeitsprozesse im PflanzenbauNeXaTauto - Ganzheitliche Konzeption, feldbasierte Praxiserprobung und Validierung autonomer Arbeitsprozesse im Pflanzenbau
Die Firma Kalverkamp entwickelt mit Unterstützung der Arbeitsgruppe für Optimierung und Optimale Steuerung des Zentrums für Technomathematik und der Fachhochschule Osnabrück das neuartige, elektrisch angetriebene, multifunktionale landwirtschaftliche Fahrzeug NeXaT für die Autonome Landwirtschaft und die Beseitigung ökologischer und ökonomischer Schwachstellen heutiger Traktorkombinationen.

Zeitraum: 01.09.2020 - 31.08.2023
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens, Andreas Folkers

Logo Projekt DiSCO<sub>2</sub>-Bremen: Datenbasierte und intelligente Simulation des Verkehrs zur CO<sub>2</sub>-Reduktion in BremenDiSCO2-Bremen: Datenbasierte und intelligente Simulation des Verkehrs zur CO2-Reduktion in Bremen
Ziel des DiSCO2-Projekts ist es, einen digitalen Zwilling des Bremer Straßenverkehrs zu entwickeln, mit dem sich der Verkehrsfluss vorhersagen und durch intelligentes Schalten von Lichtsignalanlagen verbessern lässt, um den CO2-Ausstoß zu reduzieren. Dabei kommen Methoden aus den Bereichen Big Data und Maschinelles Lernen zum Einsatz.

Zeitraum: 01.07.2020 - 31.12.2022
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt HVDC-MMC_mit_MPC: Ein neues Verfahren für die Reduktion der Verlustleistung von MMC-Höchstspannungs-Umrichtern mittels MPCHVDC-MMC_mit_MPC: Ein neues Verfahren für die Reduktion der Verlustleistung von MMC-Höchstspannungs-Umrichtern mittels MPC
Ziel des Projekts ist, durch die Verwendung von optimalen Regelungsalgorithmen in Höchstspannungsumrichtern den Wirkungsgrad von Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecken zu verbessern. Im Zentrum des Forschungsprojekts steht die Entwicklung, Implementierung und Erprobung einer leistungs- und echtzeitfähigen modellprädiktiven Regelung (MPC) zur Regelung eines modularen Höchstspannungs-Wechselrichters (HVDC-MMC).

Zeitraum: 01.07.2020 - 30.06.2023
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Int2Grids - Integration von intelligenten Quartiersnetzen in VerbundnetzeInt2Grids - Integration von intelligenten Quartiersnetzen in Verbundnetze
Gegenstand des Verbundprojektes ist die Integration von Quartiersnetzen in die übergeordneten Netzführungen und die Untersuchung ihres potentiellen Beitrags zur Erbringung von Netz- und Systemdienstleistungen. Unter einem Quartiersnetz wird hierbei eine lokale Gruppierung von Erzeugern und Lasten verstanden, welche die Möglichkeit und das Bestreben einer lokalen eigenbedarfsorientierten Optimierung besitzt, wie es zum Beispiel bei Smart-City-Quartieren oder geschlossenen Verteilernetzen der Fall sein kann.

Zeitraum: 01.05.2020 - 30.04.2023
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens, Dr.-Ing. Friedrich Kohlmai

Logo Projekt MAP-BORealis - Assistierte Schiffsführung im Meereis auf Arktischen Passagen durch Berechnung Optimaler Routen Mittels Satellitenbasierter FernerkundungsdatenMAP-BORealis - Assistierte Schiffsführung im Meereis auf Arktischen Passagen durch Berechnung Optimaler Routen Mittels Satellitenbasierter Fernerkundungsdaten
MAP-BORealis beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Routenoptimierung für Schiffe in eisbedeckten Gewässern der Arktis.

Zeitraum: 01.07.2019 - 30.06.2021
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt TOPA³S - Transferzentrum für Optimierte, Assistierte, hoch-Automatisierte und Autonome SystemeTOPA³S - Transferzentrum für Optimierte, Assistierte, hoch-Automatisierte und Autonome Systeme
Aufbau eines Transferzentrum für Optimierte, Assistierte, hoch-Automatisierte und Autonome Systeme.

Zeitraum: 01.06.2019 - 30.06.2021
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens, Dr.-Ing. Mitja Echim

Logo Projekt 5GSatOpt5GSatOpt
Simulationsplattform zur Konzeptionierung, Optimierung und Evaluierung
von 5G Satellitenkonstellationen für das allgegenwärtige und überall verfügbare Internet

Zeitraum: 01.05.2019 - 31.08.2020
Leitung: Dr. Matthias Knauer

Logo Projekt OPA³L - Optimal Assistierte, hoch Automatisierte, Autonome und kooperative Fahrzeugnavigation und LokalisationOPA³L - Optimal Assistierte, hoch Automatisierte, Autonome und kooperative Fahrzeugnavigation und Lokalisation
Ziel des Projektes ist es, wiederkehrende Fahrten in bekannten Gebieten zu automatisieren und insbesondere Lösungsansätze für kooperative Manöver in solchen Gebieten zu präsentieren. Hierzu arbeiten die Kooperationspartner an der Umsetzung in einem anwendungsnahen Testfeld.

Zeitraum: 01.03.2019 - 14.02.2023
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens, Arne Berger, Dr.-Ing. Mitja Echim, Matthias Rick, Andreas Folkers

Logo Projekt SmartDriveSmartDrive
Smarte IoT-Anwendungen und Service-Geschäftsmodelle in der Antriebs- und Automatisierungstechnologie

Zeitraum: 01.11.2018 - 30.04.2020
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt GALILEOnautic 2GALILEOnautic 2
Ziel dieses Projektes ist die Weiterentwicklung des in dem Vorläuferprojekt GALILEOnautic entwickelten Systems für automatisiertes Navigieren und optimiertes Manövrieren von vernetzten, kooperierenden Schiffen.

Zeitraum: 01.10.2018 - 30.09.2021
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens, Arne Berger, Wiebke Bergmann

Logo Projekt Modellprädiktive Regelung der Frischdampfmenge in KraftwerkenModellprädiktive Regelung der Frischdampfmenge in Kraftwerken
Im Rahmen des Projektes soll der Wirkungsgrad eines Braunkohlekraftwerks durch den Einsatz adaptiver Modellierung und modellprädiktiver Regelung verbessert werden.

Zeitraum: 01.07.2018 - 30.04.2021
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens, Dr. Matthias Knauer

Logo Projekt AO-Car – Autonome, optimale Fahrzeugnavigation und -steuerung im Fahrzeug-Fahrgast-Nahbereich für den städtischen BereichAO-Car – Autonome, optimale Fahrzeugnavigation und -steuerung im Fahrzeug-Fahrgast-Nahbereich für den städtischen Bereich
Ziel des Forschungsprojektes AO-Car ist die Entwicklung autonomer und sicherer Fahrmanöver für (Elektro-)Autos im Stadtverkehr. Dabei sollen unterschiedliche Manöver, die besonders im fahrgastspezifischen Assistenzbereich relevant sind, modelliert und auf einem realen Fahrzeug bestmöglich umgesetzt und getestet werden.

Zeitraum: seit 01.09.2016
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens, Dr.-Ing. Mitja Echim

Logo Projekt GALILEOnauticGALILEOnautic

Zeitraum: 01.07.2016 - 30.06.2018
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt SmartFarmSmartFarm
Übergeordnetes Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Werkzeugen, die es erlauben eine kostenoptimale Auslegung von Anlagenkomponenten für einen konkreten landwirtschaftlichen Betrieb zu empfehlen und den Eigenverbrauch, die Einspeisung und die Entnahme unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten für die nächsten Stunden und Tage zu optimieren. Ein weiterführendes Ziel ist die Entwicklung von Methoden zur betriebswissenschaftlichen Abbildung und Bewertung der Rahmenbedingungen für ein tragfähiges Geschäftsmodell.

Zeitraum: 01.01.2016 - 31.03.2019
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens, Dr.-Ing. Mitja Echim

Logo Projekt HERCULES-2HERCULES-2
Ziel dieses internationalen Projektes ist die Weiterentwicklung leistungsstarker Schiffsmotoren hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Motoren sowie der Verringerung von Treibstoffverbrauch und Schadstoffemissionen.

Zeitraum: 01.05.2015 - 31.10.2018
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens, Dr.-Ing. Mitja Echim

Logo Projekt CAUSE-Cognitive Autonomous Subsurface ExplorationCAUSE-Cognitive Autonomous Subsurface Exploration
Die Suche nach außerirdischem Leben auf dem Saturnmond Enceladus ist Ziel der Raumfahrtmission Enceladus Explorer. Innerhalb der EnEx-Initiative des DLR Raumfahrtmanagements werden neue Technologien entwickelt, um diese Mission zu ermöglichen.Grundstein der EnEx-Initative war das Verbundprojekt EnEx1. Das Vorhaben CAUSE baut auf den bereits gemachten Erfahrungen aus EnEx1 auf und erweitert die bisherigen Technologien im Bereich der Sensorfusion und Autonomie.

Zeitraum: 01.04.2015 - 30.09.2018
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens, Dr.-Ing. Mitja Echim

Logo Projekt Blindleistungsregelung in Smart-GridsBlindleistungsregelung in Smart-Grids
Ziel dieses Projektes ist es, Überlastungssituationen in Verteilnetzen in Zukunft durch eine automatisierte Regelung des Lastflusses verhindern zu können. Hierzu ist zunächst ein physikalisches Modell zur Beschreibung des Stromnetzes erforderlich. Anhand des Modells wird mit Hilfe der Optimierungssoftware WORHP eine Optimierung des Lastflusses unter Einhaltung der physikalischen Gesetze durchgeführt.

Zeitraum: seit 01.07.2014
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens, Dr.-Ing. Mitja Echim

Logo Projekt TransWORHPTransWORHP

Zeitraum: seit 01.01.2012
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens, Dr. Matthias Knauer

Logo Projekt Optimierung von Satellitenüberdeckungen unter Berücksichtigung des ellipsoiden ErdmodellsOptimierung von Satellitenüberdeckungen unter Berücksichtigung des ellipsoiden Erdmodells
Bevor ein bestimmtes Gebiet auf der Erde mit orbitaler Sensorik beobachtet werden kann, müssen verschiedene Parameter, wie beispielsweise die Bahnelemente der Satellitenbahnen oder die Ein- und Ausschaltzeitpunkte der Sensoren, geeignet gewählt werden. Hierbei sollen diese Variablen unter Einhaltung verschiedener Restriktionen so gewählt werden, dass das von den Satelliten überstrichene Gebiet möglichst groß wird. Diese Optimierung lässt sich mit Verfahren aus der sequentiellen quadratischen Programmierung (SQP-Verfahren) durchführen.

Zeitraum: seit 01.04.2010
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Optimale Steuerung und Regelung einer Mondlandung mit nicht-modulierbaren TriebwerkenOptimale Steuerung und Regelung einer Mondlandung mit nicht-modulierbaren Triebwerken
Obwohl die erste bemannte Mondlandung schon über 40 Jahre zurückliegt, ist die Planung von aktuellen Missionen noch lange keine Routine. Während für frühere Mondlandungen Triebwerke verwendet wurden, deren Schubkraft variabel war, erhofft man sich durch den zukünftigen Einsatz von nicht-modulierbaren Triebwerken, sowohl die Kosten zu senken, als auch eine höhere Sicherheit gegenüber Störungen oder Ausfällen zu gewährleisten.

Zeitraum: 01.10.2009 - 30.04.2010
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt STAr Group BremenSTAr Group Bremen

Zeitraum: seit 01.01.2008
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt WORHPWORHP

Zeitraum: seit 01.01.2008
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Black-Box OptimiererBlack-Box Optimierer

Zeitraum: 01.06.2007 - 31.05.2010
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Optimierung von SatellitenkonstellationenOptimierung von Satellitenkonstellationen
Mit Satelliten lassen sich Gebiete auf der Erde beobachten. Doch bevor Satelliten auf ihre Umlaufbahn geschickt werden können, muss beim Einsatz mehrerer Satelliten eine Konstellation gefunden werden, so dass die Satelliten die gewünschten Zielgebiete auf der Erde mit bestimmten Wiederholraten abdecken.

Zeitraum: 01.04.2007 - 31.07.2008
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Optimale Tumorbehandlung in der Leber durch Optimierung mit partiellen DifferentialgleichungenOptimale Tumorbehandlung in der Leber durch Optimierung mit partiellen Differentialgleichungen
Bei verschiedenen Tumorerkrankungen (Leber-, Lungen-, Knochentumor, Nierenkarzinom) ist es oft nicht mehr möglich einen chirurgischen Eingriff vorzunehmen, sei es aufgrund der Größe des Tumors oder der körperlichen Verfassung des Patienten. In derartigen Situationen haben sich die lokalen und minimalen invasiven Techniken als alternative Behandlungsmöglichkeit bewährt. Bei der so genannten Thermo-Ablations-Behandlung wird das bösartige Gewebe durch lokales Erhitzen oder Abkühlen zerstört. Beispiele für die Behandlung durch lokale Erhitzung sind unter anderem die Radio-Frequenz (RF) Ablation, durch Laser oder durch konzentrierten Ultraschall induzierte Thermo-Therapie.

Zeitraum: 01.08.2006 - 31.07.2009
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Optimierung von Kraft-Wärme-KopplungsanlagenOptimierung von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen
Industrielle KWK-Anlagen dienen vor allem der Betriebskostenreduzierung: Ziel ist es, unter Einbeziehung aller technischen Möglichkeiten und den vielfältigen wirtschaftlichen Umfeldbedingungen, die KWK-Anlage bestmöglichst online zu optimieren. Dazu sind nichtlineare Optimierungsprobleme mit Gleichungs- und Ungleichungsnebenbedingungen zu lösen.

Zeitraum: seit 01.06.2004
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Minimale Identifikation und Modellierung der Dynamiken von IndustrieroboternMinimale Identifikation und Modellierung der Dynamiken von Industrierobotern
Um moderne und hochgenau arbeitende Industrieroboter optimal steuern zu können reicht es in der Regel nicht mehr aus, allein die Kinematik des Roboters zu betrachten. In diesem Kooperationsprojekt wird deshalb das dynamische Verhalten, dass z.B. durch Trägheit, Torrsion oder Reibung hervorgerufen wird, bei der Modellierung und Optimierung berücksichtigt.

Zeitraum: 01.05.2004 - 30.04.2005
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Optimierung in der Logistik: Kollisionsfreie Bahnplanung für Paketroboter zur ContainerentladungOptimierung in der Logistik: Kollisionsfreie Bahnplanung für Paketroboter zur Containerentladung
Die automatisierte Fördertechnik zur Verteilung von Paketgütern spielt für die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen eine zentrale Rolle. Es gilt Arbeitsplätze mit hoher Wiederholfrequenz zu automatisieren und zu humanisieren. Ziel des Projektes ist die Bestimmung kollisionsfreier Roboterbahnen in dem durch den Container extrem eingeschränkten Arbeitsraum.

Zeitraum: 01.05.2004 - 01.07.2004
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Identifikation von Druckverhältnissen beim MikrotiefziehenIdentifikation von Druckverhältnissen beim Mikrotiefziehen
Mit Tiefziehen bezeichnet man das Zugdruckumformen von Blechen zu einem Hohlkörper oder die Formung eines Hohlkörpers mit kleinerem Umfang aus einem Hohlkörper größeren Umfangs. Ein niedergehender Ziehstempel drückt das Blech in die Ziehmatrize und formt es damit zu dem gewünschten Werkstück. Ziel der Kooperation ist die Identifikation nicht messbarer Druckverhältnisse zwischen Blech und Hohlkörper zur mathematischen Modellierung des Mikrotiefziehens.

Zeitraum: 01.04.2004 - 31.07.2007
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Bilevel-OptimalsteuerungsproblemeBilevel-Optimalsteuerungsprobleme
Bilevel-Optimalsteuerungsprobleme stellen eine Erweiterung der klassischen Aufgabenstellung der Optimalen Steuerung dar. Zusätzlich zu den üblichen Beschränkungen für die Steuergrößen oder die Systemzustände werden hier jedoch weitere Beschränkungen gefordert, die selbst wieder als Optimalsteuerungsprobleme formuliert werden.

Zeitraum: 01.04.2004 - 30.04.2009
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Optimierte Geometrien bei der Strömung von viskosen und viskoelastischen Flüssigkeiten in geneigten offenen KanälenOptimierte Geometrien bei der Strömung von viskosen und viskoelastischen Flüssigkeiten in geneigten offenen Kanälen
Filmströmungen finden sich in einer Vielzahl von technischen Anwendungen, zB. Ölfilme im Automotor oder Beschichtungen mit Lacken. Trotz ihrer großen Bedeutung ist bis heute nicht geklärt, wie etwa die Geometrie eines Kanals beschaffen sein muss, damit man eine maximale Strömungsgeschwindigkeit oder wirbelfreie Strömung erreicht.

Zeitraum: seit 01.04.2003
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Invariante Unterräume bei der Parameterschätzung mit Anwendungen in der GlasschmelzeInvariante Unterräume bei der Parameterschätzung mit Anwendungen in der Glasschmelze

Durch mathematische Optimierung kann der Energie-Einsatz bei der Glasherstellung deutlich verringert werden. In diesem Projekt wurden insbesondere Methoden zur Identifikation der invarianten Unterräume der Parameterschätzungen, die nach einer Ersatzmodellierung durch gewöhnliche Differentialgleichungen auftreten, entwickelt.

Zeitraum: 01.03.2003 - 30.06.2004
Leitung: Prof. Dr. Dr. h.c. Peter Maaß, Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Optimierung thermo-mechanischer Vorgänge beim LaserstrahlschweißenOptimierung thermo-mechanischer Vorgänge beim Laserstrahlschweißen
Mithilfe von mathematischen Optimierungsmethoden können geeignete Zusatzwerkstoffe, die auf die metallurgischen Eigenschaften einwirken, so ausgewählt werden, dass die Heißrissbildung beim Laserschweißen minimiert wird.

Zeitraum: 01.01.2003 - 31.03.2004
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Sollwertgenerierung für SensorenSollwertgenerierung für Sensoren
Das Unternehmen Mahr GmbH produziert u.a. hochgenaue Messinstrumente, in denen Sensoren vorgegebene Messpunkte anfahren müssen. In dem Projekt werden Methoden zur Berechnung optimaler, dreidimensionaler Bahnen durch solche vorgegebenen Sollwerte entwickelt.

Zeitraum: 01.04.2002 - 31.08.2004
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens

Logo Projekt Optimierung in der Logistik: Modellierung und Echtzeitoptimalsteuerung eines neuen Hochregallager-BediensystemsOptimierung in der Logistik: Modellierung und Echtzeitoptimalsteuerung eines neuen Hochregallager-Bediensystems
Ein neues Hochregallagerbediensystem sieht die Be- und Entladung mit mehreren koaxial befestigten Regalbediengeräten vor, um eine höhere Effizienz der Ein- und Auslagerungsvorgänge zu erreichen. Die Bediengeräte kommen auf verschiedenen Ebenen zum Einsatz, wodurch ein gegenseitiges Überholen möglich wird. Die Lastaufnahmemittel geraten beim Transport in Schwingung, die im Endzeitpunkt zu verhindern ist.

Zeitraum: 01.11.2001 - 31.12.2004
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens