Das Gesamtsystemverständnis ist die Grundlage für die Optimierung existierender und zu entwickelnder Komponenten. Das SCIL bietet seinen Partnern domänenübergreifende Expertise sowie Zugriff auf jahrzehntelange Erfahrung und die neuesten Entwicklungen im Bereich numerischer Optimierungsverfahren mit Anwendungen aus der Luft- und Raumfahrt, Fahrzeugtechnik sowie Robotik.

Digitale Forensik und Health Monitoring

Detaillierte Modelle von mechatronischen Systemen schaffen neue Möglichkeiten zur Fehlerdiagnose und Verschleißanalyse. Die Grundlagenforschung aus der Luft- und Raumfahrt im Bereich Health Monitoring ermöglicht die Modellierung von Verschleiß z.B. von Antriebsstrangkomponenten. Durch numerische Simulation wird der „Blick ins System“ ermöglicht, um z.B. Fehler in existierenden Systemen zu identifizieren, die ohne aufwendige Messverfahren nicht auffindbar wären. Zusätzlich lässt sich vertieftes Systemwissen zur verbesserten Regelung und einem effizienteren und damit kostengünstigeren Betrieb ausnutzen, indem nichtlineare modellbasierte Schätzalgorithmen (z.B. nichtlineare Kalman-Filter) eingesetzt werden.

Optimierung

Die Qualitätsbeurteilung komplexer Systeme erfolgt typischerweise anhand von Kriterien wie Verhaltensgüte, Energieverbrauch oder Zuverlässigkeit. In der mehrzieligen, modellbasierten Entwurfsoptimierung werden die verschiedenen, möglicherweise gegenläufigen Zielaspekte schon frühzeitig direkt in den Entwurf der Systeme einbezogen. Automatisierte, algorithmische Optimierungsstrategien sind dabei in der Lage, bestmögliche
Kompromisslösungen zu finden, welche alle Anforderungen erfüllen. Wichtige Beispiele sind die robuste Reglerauslegung oder die gezielte
Suche nach Schwachstellen im System zur anschließenden Verbesserung des Systems (Antioptimierung). Zusätzlich zur optimalen Auslegung der Systeme lassen sich optimale Betriebsstrategien entweder durch detaillierte Offline-Berechnungen (etwa der Lösung von Optimalsteuerungsproblemen) oder mit Hilfe von echtzeitfähigen Online-Optimierungsmethoden umsetzen, die etwa in der
Robotik oder Fahrzeugtechnik eingesetzt werden.

Fehlerdiagnose und fehlertolerante Regelung

Die Entwicklung von robusten Fehlerdiagnoseverfahren ist eine Voraussetzung für den Entwurf fortschrittlicher, fehlertoleranter Regelgesetze mit ereignisgesteuerter Rekonfiguration. Ein wichtiges Anwendungsgebiet ist zum Beispiel eine sichere, zuverlässige und leistungsfähige Automatisierung in der Fahrzeugtechnik und Luftfahrt.