Optimale Platzierung von piezoelektrischen Patches mittels metaheuristischer KI-Methoden

Masterthesis, Bachelorthesis

Um den Auslegungsprozess von Piezo-Patches (Platzierung und Parameterermittlung) wesentlich zu vereinfachen, können metaheuristische Optimierungsverfahren eingesetzt werden. Ausgehend von einer Voranalyse der auftretenden Spannungen in der Struktur werden über ein metaheuristisches, zweistufiges Verfahren die optimale Patch-Positionierung (Anzahl und Kombination) und optimale Parameter für eine maximale Kopplung bestimmt. Zusätzlich können im Algorithmus weitere Randbedingungen (verfügbarer Bauraum) berücksichtigt werden. Im Vergleich zu problemspezifischen Heuristiken (z.B. Gradientenbasierte Optimierung) sind metaheuristische Ansätze vergleichsweise robust gegenüber lokalen Minima. Zusätzlich benötigt der Algorithmus keine Systemkenntnisse, sondern kann an verschiedene Problemstellungen und Randbedingungen flexibel angepasst werden. Im Rahmen dieser Arbeit sollen in der Literatur beschriebene metaheuristische Optimierungsverfahren in eine Software-Umgebung von MATLAB und ANSYS Mechanical implementiert werden, um möglichst optimale Parameter für Piezopatches (Ort, Geometrie, Materialparameter, Anzahl) zu bestimmen.