AG Optimierung und Optimale Steuerung

Das zentrale Thema der Arbeitsgruppe Optimierung und Optimale Steuerung ist die Entwicklung von leistungsfähigen numerischen Algorithmen und deren praktischem Einsatz bei der Lösung von Fragestellungen aus unterschiedlichsten Anwendungen.
Während man sich in vielen Anwendungsfeldern noch mit einer numerischen Simulation zufrieden gibt, um Prozesse abzubilden, konnte sich in einigen Industriezweigen bereits die Optimierung als mächtiges Werkzeug etablieren, um diese Prozessabläufe sogar zu verbessern.
Die Entwicklung der Luft- und Raumfahrt ist schon immer eng mit der Optimierung von nichtlinearen Problemstellungen und der Optimalen Steuerung von dynamischen Prozessen verbunden. In der Automobilindustrie lassen sich dank Techniken wie der Parameteridentifikation gesetzliche Vorgaben einhalten. Auch für die Herausforderungen der Energiewende hält die Optimierung Lösungen bereit.

In Teams, die jeweils von einem PostDoc geleitet werden, werden unterschiedliche Aspekte der Optimierung bearbeitet:

• Effiziente Software (Leitung: Dr. Matthias Knauer)
  Die fortwährende Weiterentwicklung der praxistauglichen Optimierungssoftware WORHP ist dabei das Aushängeschild der Arbeitsgruppe. Schließlich verlassen sich heute weltweit über 600 wissenschaftliche und industrielle Anwender bei der Lösung ihrer Optimierungsprobleme auf Software "made in Bremen". Mit dem Löser für Optimalsteuerungsprobleme TransWORHP und dem Tool zur parametrischen Sensitivitätsanalyse WORHP Zen stehen weitere leistungsstarke numerische Verfahren zur Verfügung.
• Optimale Steuerung (Leitung: Prof. Dr. Kathrin Flaßkamp)
  Neben der numerischen Behandlung... auch theoretische Resultate? Motion primitives?
• Wissenschaftliche Anwendungen (Leitung: Dr. Sylvain Roy)
  Forschungsprojekte mit nationalen und internationalen Partnern... Ausgehend von konkreten ingenieurwissenschaftlichen Anforderungen werden die Verfahren auch mathematisch weiterentwickelt. Dabei sind die Mitarbeiter der Arbeitsgruppe auch stets offen gegenüber neuen Forschungsprojekten, da die Vielfältigkeit interdisziplinärer Anwendungen zu einem interessanten und abwechslungsreichen Umfeld beiträgt.
• Industrielle Anwendungen (Leitung: Dr.-Ing. Mitja Echim)
  Dank des Portfolios an eigener Software konnten zahlreiche Drittmittelprojekte erfolgreich eingeworben werden, insbesondere im Verbund mit Industriepartnern. Dies prägte in den letzten Jahren die Entwicklung und das Profil der Arbeitsgruppe entscheidend.

Der typische Entwicklungszyklus von Modellierung, Simulation, Identifikation, Optimierung und Optimaler Steuerung bis hin zur Regelung und anderen Echtzeitverfahren spiegelt sich auch in der Lehre wieder. In zahlreichen abgeschlossenen Bachelor-, Master- und Promotionsarbeiten zeigen die Studierenden, dass es zahlreiche Anknüpfungspunkte zu Fragestellungen innerhalb und außerhalb der Mathematik gibt.

Diese Aufgeschlossenheit der Mathematik will die Arbeitsgruppe auch in der Öffentlichkeit vermitteln, was sie beim Open Campus der Universität, bei Ausstellungen in der Stadt, der Teilnahme an einer Schülermesse und allgemeinverständlichen Vorträgen und Führungen demonstriert. Speziell für Schulklassen der Oberstufe wurde mit dem Forschertag Optimierung ein Konzept entwickelt, um anhand von Mitmach-Exponaten zu erläutern, wie Mathematik in der Industrie Eingang findet, und welche Berufschancen sich daraus ergeben.

Die Betreuung einer Gruppe von Studierenden in einem Wettbewerb zum Thema "Autonomes Fahren" war der Auslöser für die Öffnung in ein neues Themenfeld. Autonome und sichere Fahrmanöver für (Elektro-)Autos im Stadtverkehr sollen optimal gestaltet werden. Dabei spielen Kriterien, wie Sicherheit, benötigte Energie und Zeit sowie Fahrkomfort eine wichtige Rolle, und sollen an einem Hybridfahrzeug umgesetzt und getestet werden.

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