Neue Ära für vernetzte dynamische Systeme
Vernetzte dynamische Systeme sind für den Betrieb vieler technischer Anwendungen unerlässlich, u.a. für vernetzte Infrastrukturen, Sensornetzwerke und Sicherheitssysteme. Wegen ihrer Größe und Komplexität müssen jedoch Entscheidungsprozesse optimiert werden, sodass bessere Strategien für dezentralisierte Schätzung, Erkennung und adaptive Kontrolle gefragt sind. Das EU-finanzierte Projekt DEMAND (Decentralized monitoring and adaptive control for networked dynamical systems) entwickelte neue Methoden, Algorithmen und Techniken, um vernetzte dynamische Systeme in verschiedener Hinsicht robuster zu machen und Dezentralisierung und Verteilung zu verbessern. Hierfür entwickelte die Forschergruppe Methoden und Algorithmen für eine dezentrale überlappende Systemidentifikation und dezentrales adaptives Tracking. Sie ermöglichen zudem eine verteilte Makrokalibrierung und Zeitsynchronisation bei Sensornetzwerken sowie verteilte Verstärkung und kontrolliertes Lernen. Weitere wichtige Ergebnisse sind eine robuste Fehlererkennung in vernetzten Systemen sowie gesteuerte Problembehebung mit mehreren praktischen Anwendungen speziell für drahtlose Sensornetzwerke. Zudem eignen sich die neuen Werkzeuge für stochastische Berechnungen von Extremwerten bei Verteilern. Eine Anwendung wäre die adaptive abstandsabhängige Synchronisation von Oszillatoren und starren Körpern. Auf diese Weise können etwa Bremssteuerung, Bioprozesse und Flusskontrolle in Echtzeit optimiert werden. Insgesamt ging das Projekt damit sogar über seine Ziele hinaus und entwickelte weitere neue Werkzeuge, Techniken und Algorithmen. Die Ergebnisse wurden in vielen Fachzeitschriften und Konferenzbeiträgen vorgestellt und werden vielen Bereichen zugutekommen. Die Forschungsergebnisse sind für reale Anwendungen wie Sensornetzwerke, Internet der Dinge und vernetzte physische Cybersysteme relevant, aber auch für künftige Technologien wie Smart Grids, intelligente Organisation, das industrielle Internet der Dinge und schließlich für aktuelle Technologien wie Drohnenüberwachung, biologische Systeme und soziale Netzwerke. Mit der Konvergenz von Computern, Kommunikation und Steuerung werden vernetzte dynamische Systeme leistungsfähiger und können zur Erweiterung vieler großer Systeme wie vernetzten Klimaanlagen und landesweitem Stromnetz beitragen. Die neuen Instrumente und Ansätze von DEMAND können Entscheidendes leisten, um die Zielstellung für schlanke, interaktive Netzwerke voranzubringen.
Schlüsselbegriffe
Vernetzte dynamische Systeme, Infrastruktur, DEMAND, dezentrales Monitoring, adaptive Steuerung
