Forschungsaktivitäten nach Fachgebieten
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Projekte
Modellreduktion
Modellreduktion für mechanische Systeme
Strukturmodelle mechanischer Systeme erscheinen für
gewöhnlich als ODEs zweiter Ordnung. Die meisten
Modellreduktionsverfahren überführen diese
zunächst in Modelle erster Ordnung und leiten daraus
reduzierte Modelle erster Ordnung ab. In diesem
Zusammenhang beschäftigen wir uns mit der Erforschung
von strukturausnutzenden Verfahren für Systeme zweiter
Ordnung und der Erstellung von reduzierten Modellen zweiter
Ordnung.
Verantwortlicher: Dr. J. Saak
Titel | Wissenschaftler | Finanzierung | Zeitraum |
Modellreduktion für thermo-elastische Baugruppenmodelle | Dr. J. Saak, N. Lang |
DFG SFB/Transregio 96 | seit 07/2011 |
Modellreduktion für mechanische Systeme mit Piezo-Aktuatoren | M. M. Uddin Dr. J. Saak |
MPI, TU Chemnitz, Fraunhofer IWU (Dresden) |
seit 09/2010 |
Parameterische Modellreduktion
Wir entwickeln neue Methoden zur parametererhaltenden Modellreduktion, die sowohl auf Interpolation als auch auf Hybridtechnologien mit systemtheoretischen Ansätzen und partieller Interpolation basieren.
Diese Ansätze reduzieren auf effiziente Weise die Komplexität von parameterabhängigen Systemen, wie sie in verschiedenen Anwendungsgebieten (z.B. Mikrosystemtechnologie) auftreten.
Verantwortlicher: Dr. L. Feng
Titel | Wissenschaftler | Finanzierung | Zeitraum |
Multivariate Interpolationsmethoden zur parametrischen Modellreduktion (Modellreduktion bilinearer Systeme) |
T. Breiten | MPI DFG |
seit 01/2010 seit 01/2012 |
Interpolationsmethoden für parameterisierte Modellreduktion | Prof. P. Benner Dr. U. Baur |
MPI, Virgina Tech | seit 02/2009 |
Parameterisierte Modellreduktion für thermische Systeme | A. Bruns | Bosch | seit 06/2011 |
Modellreduktion für Mikro- und Nanotechnologie-Systeme
In diesem Forschungsgebiet werden verschiedene
Modellreduktionsmethoden für das Design von
integrierten Schaltkreisen und Systemen auf der Mikro- und
Nanoskala entwickelt. Spezielle Anforderungen sind die
Berücksichtigung linearer Systeme mit vielen Eingangs- und
Ausgangsgrößen, die Behandlung nichtlinearer Modelle und
die Analyse des durch die Maxwellschen Gleichungen
beschriebenen elektromagnetischen Einflusses, mittels
Uncertainty Quantification.
Verantwortlicher: Prof. P. Benner
Titel | Wissenschaftler | Finanzierung | Zeitraum |
MoreSim4Nano Modellreduktion zur schnellen Simulation neuer Halbleiterstrukturen in der Nanotechnologie und Mikrosystemtechnik | J. Schneider, Dr. U. Baur |
BMBF | seit 01/2011 |
Reduzierte Basis Methoden für elektromagnetische Probleme | M. Heß | MPI | seit 01/2011 |
Modellreduktion nichtlinearer Systeme
Zum einen erforschen wir Anwendungen Momentaufnahmen-basierter Methoden der Prozesssteuerung (POD, RB) für Anwendungen streng nichtlinearer Systeme.
Zum anderen entwickeln wir eine Methodik, die nicht Momentaufnahmen-basiert ist und dadurch frei von selecting training inputs.
Modelle reduzierter Ordnung werden dafür für einen größen Bereich von Betriebsbedingungen anwendbar.
Verantwortlicher: Prof. P. Benner
Titel | Wissenschaftler | Finanzierung | Zeitraum |
Modellreduktion für (quadratisch-)bilineare Systeme | T. Breiten | MPI | seit 01/2011 |
Modellordnungsredutktion für chromatografische Prozesse | Dr. L. Feng, Y. Zhang, Dr. S. Li |
MPI (mit PCF Gruppe) | seit 04/2011 |
Dynamik, Analyse und Überwachung von anaeroben Digestionprozesse der Biogasproduktion | T. Breiten | MPI (mit PSE Gruppe) | seit 11/2010 |
Wissenschaftliches Rechnen
Numerische (Multi-)Lineare Algebra
Wir untersuchen lineare und nichtlineare
Eigenwertprobleme mit speziellen Strukturen, wie sie in der
Steuerungstheorie, bei Randelementaufgaben oder der Molekulardynamik
auftreten. Darüber hinaus befassen wir uns mit der Lösung
spezieller linearer Gleichungssysteme, wie man sie bei der optimalen
Steuerung mit PDE Nebenbedingungen und in Modellreduktionsalgorithmen
vorfindet.
Verantwortlicher: Dr. M. Stoll
Titel | Wissenschaftler | Finanzierung | Zeitraum |
Effizientes Lösen und Vorkonditionieren linearer Systeme | Dr. M. Stoll | MPI, ESF OPTPDE | seit 10/2011 |
Hochdimensionale Matrixgleichungen | Prof. P. Benner, M. Köhler, Dr. J. Saak |
MPI | seit 04/2010 |
Hochdimensionale und nichtlineare Eigenwertprobleme | Prof. P. Benner, P.Kürschner |
Université du Littoral Cote d'Opale MPI |
seit 06/2010 seit 08/2011 |
Schnelle Löser für Phasenfeldmodelle | Dr. M. Stoll, J. Bosch |
MPI | seit 01/2012 |
Hochleistungs-Rechnen
Wir entwickeln parallele numerische Algorithmen für die Projekte der
Forschungsgruppe. Die Anwendungen reichen von verteilter
Speicherparallelisierung moderner Mehrkern-CPU-Workstations
und Graphikprozessoren zu extrem-paralleler Ansteuerung wie
beim neuen, institutseigenem Linux Cluster
"otto".
Verantwortlicher: Dr. Jens Saak
Titel | Wissenschaftler | Finanzierung | Zeitraum |
Energieeffizientes Wissenschaftliches Rechnen | Dr. A. Remón | MPI UJI Castellon |
seit 05/2013 |
Entwicklung paralleler Software-Bibliotheken (M.E.S.S.) | Prof. P. Benner, M. Köhler, Dr. J. Saak |
MPI | seit 10/2007 |
Mehrkern und (Multi-)GPU-Computing | M. Köhler, Dr. J. Saak, Dr. A. Remón |
MPI | seit 10/2009 |
Linux Cluster otto | Prof. P. Benner, M. Köhler, Dr. J. Saak |
MPI | seit 05/2010 |
HPC solvers for PDE-constrained optimization | Dr. M. Stoll, Dr. A. Barker |
MPI | seit 01/2013 |
Computer Aided Control Systems Design (CACSD)
Numerische Methoden in der System und Regelungstheory
Die Forschung beschäftigt sich
hauptsächlich mit numerischen Algorithmen für die
robuste Regelungn und Stabilisierung von Deskriptorsystemen.
Ein Schwerpunkt ist die Konstruktion von (sub-)optimalen
H∞ Reglern bzw. die Berechnung von
Systemnormen durch die Verwendung von Spektralinformationen
von bestimmten, strukturierten Matrixbüscheln. Ein
weiteres wichtiges Themengebiet ist die Entwicklung
effizienter und stabiler Software, um diese Probleme zu
lösen.
Verantwortlicher: Prof. P. Benner
Titel | Wissenschaftler | Finanzierung | Zeitraum |
Numerische Algorithmen für verallgemeinerte Eigenwertprobleme gerader Struktur mit Anwendungen bei der robusten Regelung von Deskriptorsystemen | Dr. P. Losse, M. Voigt |
DFG, MPI, TU Berlin |
06/2006-06/2010 seit 08/2010 |
Entwicklung der System- und Regelungsbibliothek SLICOT | M. Voigt | SynOptio GmbH | seit 02/2011 |
Periodische Regelungssysteme: Analyse, Effiziente Modellreduktion und Entwicklung numerischer Algorithmen | Dr. M. S. Hossain J. Denißen |
MPI | seit 09/2011 |
Optimale Dämpfung vibrierender Systeme | P. Kürschner M. Voigt J. Denißen |
DAAD | seit 01/2013 |
Steuerung und Stabilisierung von Mehrfachpendeln | P. Kürschner C. Miller D. M. Venkat |
MPI | seit 2012 |
Steuerung Partieller Differentialgleichungen
Unser Team untersucht die numerischen Aspekte von
Optimalsteuerungsproblemen mit PDE Nebenbedingungen. Wir
beschäftigen uns mit der effizienten Lösung
grundlegender Matrixgleichungen in Sattelpunktform und
Matrix-Riccati-Gleichungen.
Verantwortlicher:
Dr. Martin Stoll
Titel | Wissenschaftler | Finanzierung | Zeitraum |
Einschrittlösung von Optimalsteuerungsprobleme mit PDE Nebenbedingungen | Dr. M. Stoll | MPI | seit 05/2011 |
Lösung des inversen Wärmeleitungsproblems unter Verwendung von LQR-Techniken | N. Lang, Dr. J. Saak |
MPI, Fraunhofer IWU (Chemnitz) | seit 11/2010 |
Optimalsteuerungsansätze zur Stabilisierung von Mehr-Feld-Strömungsproblemen durch Zustandsrückkopplung | H. Weichelt Dr. M. Stoll Dr. J. Saak |
DFG Schwerpunktprogramm 1253 | seit 11/2006 |
Boundary Feedback Stabilisation Using Non-Conforming Finite Elements | H. Weichelt Dr. J. Saak Dr. P. Skryzpacz |
MPI | seit 02/2012 |
Optimalsteuerung chemischer Prozesse | Prof. Dr. P. Benner Dr. M. Stoll Dr. H. Yücel |
MPI | seit 10/2012 |
Frühere Projekte
Titel | Wissenschaftler | Finanzierung | Zeitraum |
Algorithmen für Rang- und Tensor-strukturierten Matrizen | T. Mach | MPI, Freistaat Sachsen | 05/2008-06/2012 |
Simulation der Ausbreitung von durch Flugzeuge versprühtem Glyphosat an der ekuadorianisch-kolumbianischen Grenze | Dr. J. Saak, Dr. R. Schneider |
SENACYT (Ecuadorian National Organization of Science), EPN Quito (Ecuador) | 07/2009-12/2011 |
Moderne Modellreduktion elastischer Bauteile für die Simulation flexibler Mehrkörpersysteme | Dr. J. Saak, P. Kürschner |
Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. | 02/2010-12/2011 |
Systemreduktion für IC Design in der Nanoelektronik (SyreNe) | A. Schneider, T. Mach, Dr. U. Baur, M. Sahadet Hossain |
BMBF | 07/2007-12/2010 |
Numerische Lösung von Optimalsteuerungsproblemen für instationäre Diffusions-Konvektions- und Diffusions-Reaktionsgleichungen | Dr. S. Hein, Dr. J. Saak, Dr. H. Mena |
DFG | 01/2006-09/2010 |
Adaptive Netzgenerierung für Riccatigleichungsbasierte Optimalsteuerung von PDEs | Dr. R. Schneider | TU-Chemnitz | 01/2008-05/2010 |
Integrierte Simulation des Systems "Werkzeugmaschine-Antrieb-Zerspanprozess" auf der Grundlage ordnungsreduzierter FEM-Strukturmodelle | Dr. J. Saak | DFG, MPI, iwb (TU München), Technische Universität Chemnitz | 01/2007-02/2010 |
O-MOORE-NICE! Operational MOdel Order REduction for Nanoscale IC Electronics | Dr. M. Striebel | EU Marie Curie Industry Host Fellowships | 02/2007-01/2010 |
Automatische anisotrope Netzgenerierung für FEM | Dr. R. Schneider | TU-Chemnitz | 10/2005-05/2010 |
Automatische, Parameter-erhaltende Modellreduktion für mikrosystemtechnische Anwendungen. | Dr. U. Baur Dr. L. Feng |
DFG | 10/2006-12/2009 |
Parallele Algorithmen für
hochdimensionale, dünnbesetzte algebraische
Riccatigleichungen und Anwendungen in der
Regelungstheorie im Rahmen des DAAD-Programms "Acciones Integradas Hispano-Alemanas" mit Spanien |
Dr. J. Saak | DAAD | 2006-2007 |
Integration von systemtheoretischen Modellreduktionsmethoden in Simulationstools für den Schaltkreisentwurf | A. Schneider T. Rothaug R. Günzel |
TU-Chemnitz, Infineon Technologies AG | 08/2005-06/2006 |
Parallele numerische Lösung von
Optimalsteuerungsproblemen für instationäre
Diffusions-Konvektions-Reaktionsgleichungen (SFB393 Teilprojekt A15) |
Prof. P. Benner, Dr. J. Saak |
TU-Chemnitz | 10/2003 - 12/2005 |
Numerische Algorithmen für Matrixgleichungen und
strukturierte Eigenwertprobleme im Rahmen der Förderung der wissenschaftlichen Beziehungen zwischen Wissenschaftlern in der Bundesrepublik Deutschland zu Wissenschaftlern in Ländern Mittel- und Osteuropas/GUS |
Prof. P. Benner, Dr. V. Sima |
11/2005-12/2005 | |
Numerische Methoden zur robusten Steuerung | DFG | 6/2002 - 3/2005 | |
Berechnung von Torsionsschwingungen
für Zahnsteuertriebe in Verbrennungsmotoren (Kooperation mit Ingenieursgesellschaft Auto und Verkehr (IAV GmbH) |
04/2004 - 10/2004 | ||
Modellreduktion für hochdimensionale Regelungssysteme und Schaltkreissimulation | Dr. U. Baur | DFG project D1 | 06/2002 - 09/2004 |