Projektarbeit

Steigerung der Effizienz eines Strahltransportweges mit Methoden der Computational Intelligence

Projektziel der Kooperation mit dem Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in Hamburg ist die Steigerung der Transfereffizienz des Strahltransportweges vom Akkumulatorring PIA zum Synchrotron DESYII.
Beim Betrieb eines Teilchenbeschleunigers bzw. eines Beschleunigerkomplexes stellt sich das Problem, die zu einer optimalen Betriebsqualität führende bestmögliche Konfiguration der zahlreichen Parameter zu finden. Ein typisches und einfaches Beispiel hierfür ist die Wahl aller Magnetströme eines Strahltransportweges von einem Beschleuniger zu einem anderen. Zwar legt die theoretische Strahloptik unter idealisierten Bedingungen die nötigen Strahl­ablenkungen und Strahlfokussierungen sowie die Wirkung von Korrekturmagneten fest, Magnetaufstellungsfehler, fehlerhaft eingestellte Magnetströme oder Einschränkungen im Vakuumsystem sind darin jedoch nicht berücksichtigt. Da sich, beispielsweise bedingt durch thermische Prozesse, zudem ständig Abweichungen zur idealisierten theoretischen Situation entwickeln können, ist es nötig die Transfereffizienz eines Transportweges kontinuierlich empirisch zu optimieren. Im Rahmen der Zusammenarbeit wird deshalb ein intelligenter Algorithmus entworfen, der exemplarisch den Strahltransport vom Akkumulatorring PIA zum Synchrotron DESYII automatisiert optimiert und sich dabei kontinuierlich den variierenden Randbedingungen anpasst.

Algorithm Engineering Workbench

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer Experimentierumgebung, die einzelnen oder Gruppen von Nutzern bei der Planung, Durchführung, Verwaltung, Dokumentation, Auswertung und Archivierung rechnerbasierter Experimente assistiert. Das Experimentiersystem speichert hierzu alle relevanten Daten in einer Datenbank und erfasst zudem den Experimentierkontext automatisch. Die Umsetzung des Systems verfügt über eine komfortable Benutzeroberfläche, die im nachfolgenden Bildschirmfoto abgebildet ist.
Bildschirmfoto: Cooperative Algorithm Engineering Workbench
Bildschirmfoto: Cooperative Algorithm Engineering Workbench
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Projektseite Algorithm Engineering Workbench

Methode zur Auslegung trockenlaufender Rotationsverdrängermaschinen

Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer Methode zur automatisierten Optimierung trockenlaufender Rotationsverdrängermaschinen durch ein Computerprogramm. Am Beispiel der Rotoren von Schraubenmaschinen werden in dem dreistufigen Lösungsansatz zunächst quantitative Bewertungskriterien entwickelt und es wird darauf aufbauend eine Bewertungsfunktion aufgestellt. Als Grundlage dieser Charakterisierung dienen teils dimensionslose Kennzahlen, teils beim Antragsteller und in der Literatur vorhandene Erfahrungen und Simulationsergebnisse. Eine Zerlegung in Teilprobleme und die Entwicklung darauf abgestimmter Computer-Algorithmen ermöglicht anschließend eine Optimierung dieser Subsysteme. Zuletzt gestattet eine Kombination dieser Module und ihrer Verfahren die Berechnung optimal angepasster Rotorgeometrien in Abhängigkeit vorgegebener Betriebsbedingungen. Durch die Darstellung der Geometrie mittels aneinander gesetzter Splines werden neuartige Variationsmöglichkeiten geschaffen. Die Auswahl der Optimierungsverfahren während dieses inkrementellen Vorgehens und die Realisierung geeigneter Datenstrukturen, die für einen reibungslosen Informationsaustausch zwischen den Teilprogrammen benötigt werden, bieten mittelfristig auch die Möglichkeit einer Erweiterung dieser Methode auf allgemeine technische Probleme.
Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurde ein CAD-System zur Erzeugung, Bearbeitung und Optimierung von Rotationsverdrängermaschinen entwickelt.
Bildschirmfoto des ScrewView-Programms
Bildschirmfoto: ScrewView
Dieses Projekt wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert, Geschäftszeichen DFG 663/23.

Universales Optimierverfahren für die Geometrie von Schraubenrotoren

Thema des Projekts ist die Entwicklung eines neuen flexibleren Ansatzes zur geometrischen Modellierung und Optimierung von Schraubenrotoren mit Hilfe von Splines innerhalb von Parameterräumen hoher Dimensionalität. Dabei steht im Vordergrund, eine Methode zu bieten, die in abgewandelter Form auch bei anderen Maschinentypen Anwendung finden kann. Inhalt des Projekts ist vor allem die Handhabung multikriterieller Probleme durch Bildung von Paretofronten, die Überwindung lokaler Optima durch Quantifizierung von Randbedingungsverletzungen sowie eine genaure Untersuchung der Approximation analytischer Kurventypen durch Splines. Grundlage der Arbeiten sind die Arbeitsergebnisse des DFG-Projektes 'Methode zur Auslegung trockenlaufender Rotationsverdrängermaschinen'.
Dieses Projekt wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert, Geschäftszeichen DFG 663/39.

EU-Projekt: GDOES Expert System for at-the-line-control of Coated Steel Products

Die Qualitätsanforderungen an Stahlprodukte steigen wegen wachsender Garantiezeiten ständig. Es ist deshalb von entscheidender Wichtigkeit, durch Variation verschiedener Prozessparameter und Rohmaterialien beschichtete und unbeschichtete Stahlbleche mit längerer Haltbarkeit und gleich bleibender Qualität zu entwickeln.
Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines Expertensystems, welches Daten von komplexen GDOES Tiefenprofilen mit Qualitätsparametern der entsprechenden Proben kombiniert. Das heißt, dass das Expertensystem aufgrund der exakten Analysen der Proben entscheidet, ob die Beschichtung den gewünschten Oberflächeneigenschaften entspricht. Valid HTML 4.01 Transitional