Rechnergestützte Optimierung statischer und dynamischer Systeme

Optimierung bedeutet, unter gegebenen Umstanden das bestmogliche Resultat zu erzielen. Mir ist bewuBt, daB die vorliegende Abhandlung in diesem Sinne nur ein suboptimales Ergebnis darstellt. FUr die gUnstigen Rahmenbedingungen bei der DurchfUhrung und Veroffentli chung meiner Arbeit mochte ich folgende Personen besonders erwahnen: Herrn Prof. em. Dr. -Ing. K. H. Doetsch, Hon. DSc. , dem ehemaligen Direktor des lnstituts fUr FlugfUhrung der Technischen Universitat Braunschweig, bin ich fUr meine Aufnahme als Oberingenieur an diesem lnstitut sehr zu Dank verpflichtet. Herrn Prof. Dr. -Ing. G. Schanzer, seinem Nachfolger, danke ich fUr die dauernde Diskussionsbereitschaft sowie fUr die tatkraf tige UnterstUtzung und wohlwollende Forderung meines Vorhabens sehr herz lich. Gleichenna6en mochte ich den Herren Prof. Dr. rer. nat. H. BraB und Prof. Dr. -Ing. W. Leonhard aus Braunschweig sowie Prof. Dr. rer. nat. H. Tolle aus Darmstadt fUr die eingehende Durchsicht meiner Arbeit und fUr die sach dienlichen Verbesserungsvorschlage danken. DarUber hinaus bin ich Herrn Prof. Leonhard fUr das einruhrende Geleitwort dankbar. Allen Mitarbeitern des lnstituts fUr Flugruhrung, die mir bei der Durch fUhrung und Fertigstellung dieser Arbeit behilflich waren, danke ich eben falls, insbesondere fUr die Geduld beim Schreiben des Manuskriptes und beim Anfertigen der Zeichnungen. Es sei bei dieser Gelegenheit auch auf die UnterstUtzung der Herren Dr. -Ing. P. Hamel, Direktor des lnstituts fUr Flugmechanik der DFVLR in Braunschweig, und Dipl. -Ing. B.

Inhalt

1. Einleitung.- 1.1 Definition der Optimierungstechnik.- 1.2 Kluft zwischen Theorie und Praxis.- 1.3 Ziel der Arbeit.- 2. Anwendungsmöglichkeiten von Optimierungsverfahren, Grundzüge der geläufigen Methoden.- 2.1 Anwendungsmöglichkeiten von Optimierungsverfahren.- 2.2 Prinzip, Vor- und Nachteile der geläufigen Verfahren.- 3. Konzept einer rechnergestützten Optimierunqsmethode für beliebige Problemstellungen.- 3.1 Prinzip des Verfahrens.- 3.2 Ansatz geeigneter Funktionensysteme für die Steuergrößen.- 3.3 Grundlagen des statischen Optimierungsalgorithmus EXTREM.- 3.4 Einfache Beispiele zur Darstellung der verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten.- 4. Berechnung optimaler Arbeitspunkte am Beispiel eines Regelsystems für einen Unterwasser-Schleppkörper.- 4.1 Konzept einer suboptimalen Regelung.- 4.2 Stelleinrichtung.- 4.3 Simulationsmodell des Schleppkörpersystems.- 4.4 Gütekriterium und Optimierung der Regel parameter.- 4.5 Ergebnisse der suboptimalen Regelung.- 4.6 Kritische Diskussion der Vorgehensweise.- 5. Ermittlung von optimalen Arbeitskurven am Beispiel von Fluqzeug-Durchstartmanövern.- 5.1 Definition von optimalen Durchstartmanövern.- 5.2 Mathematisches Modell des Airbus A 300.- 5.3 Simulation eines Scherwindes.- 5.4 Auswahl einer Struktur für die Steuerfunktionen.- 5.5 Berechnung optimaler Durchstartmanöver unter verschiedenen Bedingungen.- 5.6 Bewertung der gewonnenen Erkenntnisse.- 6. Bestimmung optimaler Arbeitsflächen am Beispiel der zeit- und ortsabhänqigen Optimierung des Einstellwinkels eines Hubschrauber-Rotorblattes.- 6.1 Aufgabenstellung und Gütekriterium.- 6.2 Mathematisches Modell eines Hubschrauber-Rotors.- 6.3 Struktur der vorgesehenen Steuerungsfunktionen.- 6.4 Optimierungsergebnisse.- 6.5 Kritik der Optimierungsergebnisse.-7. Schlußfolgerungen.- 8. Literaturverzeichnis.