Strukturdynamik & Systemidentifikation
Die interdisziplinäre Forschung unserer Arbeitsgruppe befasst sich mit der Entwicklung von wissenschaftlichen Methoden, welche in intelligenten Bauwerken der Zukunft zur Anwendung kommen sollen. Eine Kernkompetenz ist die Entwicklung hochempfindlicher und numerisch präziser Methoden auf Basis systemtheoretischer und informationstechnologischer Ansätze. Beispielsweise können so allgemeine mathematische Modelle mechanischer Strukturen auf Basis großer Messdaten parametrisiert werden. Diese Modelle können sowohl in der Planungsphase als auch über den gesamten Nutzungszeitraum eines Gebäudes Anwendung finden.
Systemidentifikation
Unter Systemidentifikation wird im Allgemeinen das Erstellen eines Modells, welches einen Zusammenhang zwischen den Ein- und Ausgangsgrößen eines Systems liefert verstanden. Je nach Anwendung und Zielstellung stehen zur Modellbildung verschiedene Algorithmen zur Verfügung. Die identifizierten Systeme können parametrisch (bspw. Zustandsraummodelle) oder nichtparametrisch (bspw. in Form einer Übertragungsfunktion) sein.
Es wird zwischen deterministischen und stochastischen Methoden unterschieden. Bei einer deterministischen Herangehensweise sind die Systemeingänge bekannt. Die Anregung kann bspw. mit Impulsen oder Sweeps erfolgen. Bei stochastischen Methoden hingegen ist keine genaue Kenntnis der Systemeingänge nötig. Die Anregung erfolgt über Rauschprozesse (Wind, Wellen, Verkehr). Bei der Verwendung von stochastischen Methoden ist die Systemidentifikation allein auf Basis von gemessenen Systemausgängen (z.B. Beschleunigungen oder Schwinggeschwindigkeiten) möglich. Diese Methoden werden auch als Output-Only bezeichnet.
Bei der Output-Only-Systemidentifikation erhält man „Black-Box-Modelle“. Diese sind in erster Linie rein mathematischer Natur und nicht unmittelbar physikalisch interpretierbar. Ein Forschungsschwerpunkt am Lehr- und Forschungsbereich für Mechanik und Dynamik der HTWK-Leipzig ist die Identifikation von direkt interpretierbaren physikalischen Parametern auf Grundlage von Output-Only-Systemidentifikation.
Schwerpunkte der Forschung
- Strukturdynamik
- Mechanik / Statik
- Systemtheorie
- Regelungstechnik
- Systemidentifikation
- SHM (Structural Health Monitoring)
- BIM (Building Information Modeling) / Digital Twin
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