20-00-0186-iv Optimierung statischer und dynamischer Systeme - SELBSTSTUDIUM

Lehrende: Prof. Dr. rer. nat. Oskar von Stryk

Veranstaltungsart: Integrierte Veranstaltung

Orga-Einheit: FB20 Informatik

Anzeige im Stundenplan: Optim. stat.+dyn. Sy

Fach:

Anrechenbar für:

Semesterwochenstunden: 6

Unterrichtssprache: Deutsch

Min. | Max. Teilnehmerzahl: - | -

Lehrinhalte:
Optimierung statischer Systeme:
- nichtlineare Optimierung ohne und mit Nebenbedingungen, notwendige Bedingungen
- numerische Newton-Typ- und SQP-Verfahren
- nichtlineare kleinste Quadrate
- gradientenfreie Optimierungsverfahren
- praktische Aspekte wie Problemformulierung, Approximation von Ableitungen, Verfahrensparameter, Bewertung einer berechneten Lösung

Optimierung dynamischer Systeme:
- Parameteroptimierungs- und Schätzprobleme
- optimale Steuerungsprobleme
- Maximumprinzip und notwendige Bedingungen
- numerische Verfahren zur Berechnung optimaler Trajektorien
- optimale Rückkopplungssteuerung
- linear-quadratischer Regulator

Anwendungen und Fallstudien aus den Ingenieurwissenschaften und der Robotik

Theoretische und praktische Übungen sowie Programmieraufgaben zur Vertiefung der Fachkenntnisse und methodischen Fähigkeiten

Literatur:
- vorlesungsbegleitende Folien

zu einzelnen Themen der Lehrveranstaltung:
- J. Nocedal, S.J. Wright: Numerical Optimization, Springer
- C.T. Kelley: Iterative Methods for Optimization, SIAM Frontiers in Applied Mathematics
- L.M. Rios, N.V. Sahinidis: Derivative-free optimization: a review of algorithms and comparison of software implementations, Journal of Global Optimization (2013) 56:1247-1293
- A.E. Bryson, Y.-C. Ho: Applied Optimal Control: Optimization, Estimation and Control, CRC Press
- J.T. Betts: Practical Methods for Optimal Control and Estimation Using Nonlinear Programming, SIAM Advances in Design and Control

Voraussetzungen:
grundlegende mathematische Kenntnisse und Fähigkeiten in Linearer Algebra, Analysis mehrerer Veränderlicher und Grundlagen gewöhnlicher Differentialgleichungen

Weitere Informationen:
ACHTUNG: Bitte beachten Sie, dass dieses Modul im Sommersemester 2021 aufgrund des Forschungssemesters von Prof. von Stryk nicht als Vorlesung mit Übung und Praktikum, sondern auf Wunsch von Studierenden ausschließlich zum Selbststudium angeboten wird. Das bedeutet konkret:

• Es finden keine Vorlesungen statt, Folien und Videoaufzeichnungen aus dem letzten Jahr werden zur Verfügung gestellt.
  
• Es findet keine Übungskorrektur statt, Übungsaufgaben (ohne Lösung) des letzten Jahres sind aber abrufbar.
  
• Es findet kein Programmier-Praktikum statt, Aufgaben und Vorlagen sind aber verfügbar.
  
• Die Betreuung der Veranstaltung ist auf regelmäßige Sprechstunden (u.a. wöchentliche Sprechstunde durch einen Tutor) beschränkt.
  

Gefährdungsbeurteilung:
Die Veranstaltung kann im Selbststudium belegt werden. Weitere Informationen erhalten sie am Lehrstuhl.