Masterarbeit: Realisierung und Bewertung von KI-basierte und KI-gestützten Verfahren zur Simulation von dynamischen Systemen
Klassische Ansätze zur Simulation von dynamischen Systemen basieren auf Verfahren zur Systemidentifikation, Modellbildung und Parameteridentifikation und haben sich in allen Ingenieursdisziplinen etabliert.
Ein aktueller Forschungsschwerpunkt bricht jedoch mit diesem klassischen Vorgehen und untersucht die Möglichkeit die Simulation von dynamischen Systemen auf Basis von KI-basierten Verfahren durchzuführen. Der Grundgedanke besteht darin, auf Basis von Daten aus Referenzexperimenten die Systemdynamik (z.B. Inverse Dynamik von robotischen Systemen) mit Verfahren des maschinellen Lernens und neuronalen Netzten zu lernen. Hierdurch soll die Systemdynamik in ihrer Gesamtheit erfasst werden und insbesondere auch Aspekte und Effekte, die im Rahmen der klassischen Modellbildung nicht abgebildet werden. Die Bandbreite der Ausprägung dieser Ansätze gehen von reinen KI-basierten Simulationen, bis hin zur KI-gestützten Verfahren zur Simulation von dynamischen Systemen und Verfahren die physikalische Grundgesetzte direkt auf der Ebene der KI verankern.
Im Rahmen dieser Masterarbeit soll zunächst ausführlich der Stand der Technik auf dem Gebiet der KI-basierten Verfahren/ Architekturen zur Simulation von dynamischen Systemen recherchiert werden (insbesondere mit dem Fokus auf robotische Systeme). Um anschließend die prinzipielle Leistungsfähigkeit von KI-basierten Verfahren im Detail zu bewerten, soll ein rein simulationsbasierter Ansatz verfolgt werden. Hierzu sollen – für verschiedene Referenzanwendungen – die benötigten Referenzdaten für das Training der KI-basierten Verfahren auf Basis des Simulationssystems VEROSIM erzeugt werden. Auf dieser Grundlage soll anschließend das eigentlich Training durchgeführt werden, um anschließend die Leistungsfähigkeit von KI-basierten Verfahren für die Simulation von dynamischen Systemen detailliert zu bewerten und die Grenzen aufzuzeigen. Exemplarisch ist das gewünschte Vorgehen in der untenstehenden Abbildung dargestellt.
Stichworte: KI, Neuronale Netze, Dynamiksimulation, Inverse Dynamik
Betreuer: Osterloh
