Ziel dieser Lehrveranstaltung ist die Vermittlung von Grundlagen und den zugehörigen Methoden der statischen und dynamischen Optimierung mit und ohne Beschränkungen. Die Inhalte basieren auf fundierten mathematischen Konzepten und zielen auf die Lösung konkreter Problemstellungen der Automatisierungs- und Regelungstechnik ab.

Grundlagen der Optimierung:
Existenz von Minima und Maxima, Gradient, Hessematrix, Konvexität, Konvergenz

Unbeschränkte statische Optimierung:
Optimalitätsbedingungen, rechnergestützte Optimierungsverfahren, Liniensuchverfahren, Wahl der Schrittweite, Intervallschachtelung, Armijo Bedingung, Wolfe Bedingung, Gradientenmethode, Newton-Verfahren, konjugierte Gradientenmethode, Quasi-Newton-Methode, Gauss-Newton-Methode, Methode der Vertrauensbereiche, Nelder-Mead Verfahren

Statische Optimierung mit Beschränkungen:
Gleichungs- und Ungleichungsbeschränkungen, Sensitivitätsbetrachtung, Methode der aktiven Beschränkungen, Gradienten Projektionsmethode, Reduzierte Gradientenmethode, Straf- und Barrierefunktionen, Sequentielle Quadratische Programmierung (SQP), lokale SQP, Globalisierung der SQP

Dynamische Optimierung:
Grundlagen der Variationsrechnung, Optimalitätsbedingungen, Euler-Lagrange Gleichungen, Weierstrass-Erdmann Bedingungen, Entwurf von Optimalsteuerungen, Minimumsprinzip von Pontryagin, energieoptimal, verbrauchsoptimal, zeitoptimal, Bang-Bang Steuerung, singuläre Pfade

• Übungen:
  Es werden vier Übungseinheiten zu je 2 Stunden im Computerlabor des Instituts angeboten. Die Teilnahme ist nicht verpflichtend, jedoch sind die Übungsinhalte Teil des Prüfungsstoffes. Ziel ist es, die in der Vorlesung vorgestellten theoretischen Grundlagen und Algorithmen auf einem Rechner an Beispielen der statischen und dynamischen Optimierung anzuwenden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Verwendung von Numerikprogrammen (vorwiegend Matlab). Die Vereinbarung von Übungsterminen sowie eine kurze Vorbesprechung zur Organisation der Lehrveranstaltung finden in der ersten Vorlesungseinheit statt.

Der Leistungsnachweis erfolgt durch eine mündliche Prüfung, welche Montag bis Freitag von 6:00 bis 20:00 Uhr jederzeit abgelegt werden kann. Zur Vereinbarung eines Prüfungstermins senden Sie bitte ein E-Mail mit Wunschterminen, Wunschzeitpunkten oder -zeiträumen, Name, Matrikelnummer und Studienkennzahl an steinboeck@acin.tuwien.ac.at.

Ein Skriptum ist hier zum Download verfügbar.