Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Evolutionsstrategie I Logik des Experimentierens...
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Ingo Rechenberg
PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung „Evolutionsstrategie I“
Logik des Experimentierens und Optimierens -
Starke und Schwache Kausalität
Kybernetisches Modell „Schwarzer Kasten“
?
Symbol für ein Versuchobjekt
Analyse des Modells „Schwarzer Kasten“
?A
ktio
nsp
ole
Reakti
on
spole
Akt
ion
Reakt
ion
Unsichtbare innere
Struktur
4 Realisierungen des „Schwarzen Kastens“
1. Tragflügelprofil
2. Stabtragwerk
3. Regelkreis
4. Magisches Quadrat
1. Versuchsobjekt „Tragflügel“
Auftrieb
A
Widerstand
W
Profilkoordinaten yo yu
AktionReaktion
2. Versuchsobjekt „Stabtragwerk“
Knotenkoordinaten x y
AktionReaktion
G1
G3
G2
…Stabgewichte
3. Versuchsobjekt „Regler“
Regler Strecke
Stellgröße y Regelgröße xSollwert w
Störgröße z
P I D
Proportionalanteil
Integralanteil
Differentialanteil
x (t)
AktionReaktion
Regelgröße
4. Versuchsobjekt „Magisches Quadrat“
Aktion
19
19
19
19
19
19
19
19
19
S1
Reaktion
S2
S3
S4 S5 S6
S7 S 8
Feldzahlen
Zeilen-, Spalten- und Diagonalensummen
?!
Die drei Fragen an einen schwarzen Kasten
WAS
?!WAS
1. Frage an ein Versuchsobjekt
WAS ist die Reaktion auf eine vorgegebene Aktion? Forschungsziel ist die Sammlung von Daten über das Objektverhalten. Die Frage: „Was kann man in Erfahrung bringen?“ steht am Anfang einer jeden empirischen Forschung im wissenschaftlichen wie auch im technischen Bereich.
! ? !
?!
Die drei Fragen an einen schwarzen Kasten
WAS
WARUM
!!WARUM
2. Frage an ein Versuchsobjekt
WARUM ist die Reaktion auf eine Aktion in der beobachteten Weise erfolgt? Forschungsziel ist, eine erklärende Beschreibung des Aktions-Reaktions-Mechanismus innerhalb des schwarzen Kastens zu geben. Der Forscher sucht nach einem Modell, das die innere Struktur des schwarzen Kastens gut simuliert. Die Frage: „Warum kommt dieses oder jenes Phänomen vor?“ ist Ausgangspunkt der wissenschaftlichen Grundlagenforschung.
?
!
!
?
? !
?!
Die drei Fragen an einen schwarzen Kasten
WAS
WARUM
WOMIT
? !WOMIT
3. Frage an ein Versuchsobjekt
WOMIT (durch welche Aktion) kann eine vorgegebene Reaktion erhalten werden? Forschungsziel ist in diesem Fall, das Versuchsobjekt derart zu verändern, dass eine gewünschte Wirkung erreicht wird. Die Frage: „Womit kann man eine bestimmte Wirkung erzielen?“ ist das Hauptproblem der technischen Entwicklung.
Formulierung einer Wunschfunktion (=
Qualitätsfunktion) durch den
entwickelnden Ingenieur
1. Qualitätsfunktion „Tragflügel“
Auftrieb
A
Widerstand
W
Profilkoordinaten yo yu
MaxWA
Q
2. Qualitätsfunktion „Stabtragwerk“
Knotenkoordinaten x y
G1
Gi
G2…
Stabgewichte
Min42 iii dlGQ
3. Qualitätsfunktion „Regler“
Regler Strecke
Stellgröße y Regelgröße xSollwert w
Störgröße z
P I D
Proportionalanteil
Integralanteil
Differentialanteil
x (t)
Mind)(0
T
ttxwQ
4. Qualitätsfunktion „Magisches Quadrat“
19
19
19
19
19
19
19
19
19
S1
S2
S3
S4 S5 S6
S7 S 8
Feldzahlen
Zeilen-, Spalten- und Diagonalensummen
Min1528
1
i
iSQ
Experimentierobjekt
Stellkasten mit Qualitätsanzeige
Zum Eingangs- Ausgangsverhalten eines Versuchsobjekts
Kausalität
Schwache Kausalität
Starke Kausalität
In einer Welt ohne Ordnung sind Strategien nutzlos
Schwach kausal
Strategien arbeiten stets auf einer Weltordnung
Stark kausal
Versuchsebene
Experimentator
Modell für ein einfaches Forschungsproblem
Optimallösungen
Einzugsgebiete von Innovationsgipfeln
Mehrgipfelige Entwicklungs- und Optimierungslandschaft
Qx ?
IntuitionStrategie
VersuchsobjektQualitätsmessungVerstellbarkeitExperimentierkreis
Ende