FOR 468:  Methods from discrete mathematics for the synthesis and control of chemical processes

• Fachliche Zuordnung: Mathematik ; Informatik, System- und Elektrotechnik ; Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2002 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5469259

Ständig steigende Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit der chemischen Produktion, verbunden mit hohen Anforderungen an die Produktqualität, führt in vielen Fällen auf zunehmend komplexe verfahrenstechnische Prozesse. Zentrale ingenieurwissenschaftliche Aufgabenstellungen sind die systematische Synthese neuer effizienterer Prozesse sowie die Entwicklung geeigneter Konzepte zur Prozessführung. In beiden Fällen können diskrete Komponenten eine wichtige Rolle spielen. Im Falle der Prozessführung handelt es sich dabei um diskrete Eingriffe in die Prozessabläufe und/oder diskrete (quantisierte) Messinformation. Im Falle der Prozesssynthese handelt es sich um diskrete Entwurfsparameter, wie beispielsweise die Anzahl der Stufen oder der Zuläufe in einem Stofftrennapparat.
Zur systematischen Lösung der genannten ingenieurwissenschaftlichen Aufgabenstellung werden heute in zunehmendem Maße mathematische Prozessmodelle eingesetzt. Im Falle rein kontinuierlicher Probleme steht eine Vielzahl von Ansätzen und Methoden für die Prozesssynthese und die Entwicklung von Prozessführungskonzepten zur Verfügung. Im Falle diskreter Komponenten scheitert ein systematischer Ansatz heute noch vielfach an der Komplexität der betrachteten Probleme.
Ziel der Forschergruppe ist es, moderne Methoden aus der Diskreten Mathematik zur systematischen Lösung obiger Problemstellungen zu entwickeln und an praktisch interessanten Prozessbeispielen zu validieren. Hierzu ist eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Mathematikern, Verfahrenstechnikern und Regelungstechnikern erforderlich.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Design of simulated moving bed chromatography based on asynchronous shifts (Antragsteller Tobiska, Lutz )
• Konstruktive Darstellbarkeit und Approximierbarkeit von semi-algebraischen Mengen durch Polynome mit festen Grad (Antragsteller Henk, Martin )
• Kooperationsfonds (Antragsteller Weismantel, Robert )
• Optimierung über gemischt-ganzzahligen Polynomprogramme (Antragsteller Weismantel, Robert )
• Synthese kombinierter Reaktions-Destillation-Prozesse (Antragsteller Kienle, Achim )
• Systematischer Entwurf hierarchisch-hybrider Regelsysteme (Antragsteller Raisch, Jörg )
• Systematischer Entwurf hierarchisch-hybrider Regler (Antragsteller Moor, Thomas )
• Trennung ternärer Stoffgemische mittels SMB-Chromatographie (Antragsteller Tobiska, Lutz )
• Trennung ternärer Stoffgemische mittels SMB-Chromatographie (Antragsteller Seidel-Morgenstern, Andreas )

• Sprecher: Professor Dr. Robert Weismantel