Optimal control of flowing networked channels

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Der Fluß von Wasser in Kanälen und natürlichen Gewässern kann unter vereinfachenden Annahmen, die etwa im Fall des Abwasserverbandes Obere Iller vorliegen, durch die nichtlinearen hyperbolischen St. Venant-Gleichungen beschrieben werden. Das Kanalsystem wird repräsentiert durch einen Graphen, an dessen "Wurzel" sich ein Kraftwerk befindet und an dessen "Blättern" Regenwasser eintreten, bzw. Abwasser austreten kann. An bestimmten Knoten dieses Netzwerkes befinden sich Schleusen, Reservoirs, Pumpen etc., mit denen der Wasserfluß gesteuert werden kann. Bei wolkenbruchartigen Regenfällen müssen, gemäß der Flußgeschwindigkeit des Wassers, - in Echtzeit - diese Steuerinstrumente so in optimaler Weise koordiniert werden, daß der Sollfluß am Kraftwerk gewährleistet ist und, neben anderen Zielen, kein Wasser aus den Kanälen auf die Straßen tritt. Das entsprechend mathematisch formulierte kontroll- und zustandsrestringierte Optimalsteuerungsproblem soll semi-diskretisiert und mit Mitteln der Bereichszerlegung sowie echtzeitfähiger Optimierungssoftware parallel gelöst und am konkreten Fall validiert werden. Das Projekt soll in Zusammenarbeit mit Herrn Faulstich vom Institut für Wasserbau der Technischen Universität München durchgeführt werden.