Kolloquium WS 2016/2017

Fakultätskolloquium der Technischen Fakultät im WS 2016/2017

  • Die Kolloquien an den Instituten für Elektrotechnik und Informationstechnik sowie Materialwissenschaften:

Jeweils montags eine halbe Stunde vor Beginn der Vorträge, also um 16.45 Uhr, werden die Gastredner den Besuchern des Kolloquiums in einer zwanglosen Runde bei einer Tasse Kaffee in der "Eisdiele" (Eingangshalle Geb. D, neben dem "Aquarium") vorgestellt.

Ansprechpartnerin:  Tanja Wengler (Tel. 0431-880-6001) dekanat@tf.uni-kiel.de

  • Die Kolloquien am Institut für Informatik:

Alle Vorträge finden - soweit nicht anders angegeben - im Raum Ü2/K des Instituts für Informatik (Ludewig-Meyn-Str. 2, Vorbau des Mathematischen Seminars) freitags um 14 Uhr c.t. statt. 45 Minuten vor Vortragsbeginn stehen Tee und Kaffee bereit.

Ansprechpartner/innen: Geschäftszimmer des Instituts für Informatik (Tel. 0431 880-4465)aktuell@informatik.uni-kiel.de

  • Wenn Sie die Einladungen per E-Mail erhalten möchten tragen Sie sich bitte in die Mailingliste ein.

Bitte achten Sie bei Sonderkolloquien auf die Zeit- und Raumangaben!

 

Nachfolgend alle Vortragstermine in chronologischer Abfolge

 

Doppelkolloquium, Prof. C Patvardhan, Dayalbagh Educational Institut Agra, India / am 05.10.2016, 14:15 Uhr - 15:00 Uhr

05.10.2016 von 14:15 bis 15:00

Institut für Informatik, Vorbau Ludewig-Meyn-Straße 2, 24118 Kiel, Raum Ü2/K

Titel: Engineering Quantum-inspired Evolutionary Algorithms for solution of large Combinatorial Optimization problems

Abstract: Quantum-inspired Evolutionary Algorithms (QIEA) is a recent branch of EAs. QIEA is a population-based probabilistic Evolutionary Algorithm that integrates concepts from quantum computing for higher representation power and robust search. It maintains a population of individuals in quantum bits or qubits. A qubit coded individual can probabilistically represent a linear superposition of states in the search space and has a better characteristic of population diversity than other representations.
Thus, QEAs are characterized by population dynamics, individual representation, evaluation function etc., as in EAs, as well as quantum bit (qubit) representation, superposition of states etc. as in Quantum Computing. The advantage of the QEAs is that, unlike the other EAs, they can work with small population sizes without being stuck in local minima and without converging prematurely because of loss of diversity. In the extreme case, the immense representation power of the qubits enables use of population size of 1. This reduces the computational burden. Integration of several algorithmic ideas judiciously enables the solution of very large sized problems.
The talk would introduce the QEAs and present some of our recent work on QIEAs and applications. Pointers towards efficient implementations would be discussed. We would also present some directions of future research.

Prof. Anand Srivastav

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Doppelkolloquium, Prof. C. V. Lakshmi, Computer Science Dayalbagh Educational Institut, Agra, India / am 05.10.2016, 15:15 Uhr - 16:00 Uhr

05.10.2016 um 15:15 bis 17.10.2016 um 16:00

Institut für Informatik, Vorbau Ludewig-Meyn-Straße 2, 24118 Kiel, Raum Ü2/K

Titel: A fast and robust many fonts printed Optical Character Recognition system for Indian Scripts

Abstract: Making machines “read” text printed or handwritten on paper has been a long cherished goal in Computer Science. Considerable success has been achieved for scripts like Roman script that is quite simple and consists of very few symbols.
This talk describes the design and development of an Optical Character Recognition system for printed many-font Indian scripts. The system takes an image of printed text in Devanagari (Hindi, dominant language in North India) or Telugu (a prominent South Indian Language) as an input. It performs a full OCR and provides output that can be directly taken into an editor. Indian scripts are classified into two classes – one class consists of scripts that are written with a prominent headline called Shirorekha and the other class consists of those scripts which do not have a shirorekha. In our work, Devanagari is taken as a representative of the first class and Telugu as a representative of the second class as specified above.
Indian scripts are extremely complicated due to the presence of a vast number of possible combinations of vowels and consonants which are written joined together to form what are called compound characters. The OCR problem becomes even more difficult when text is present in complicated layouts or on complicated backgrounds.
The OCR system designed and implemented is shown to provide excellent results for text images of Telugu and Devanagari. A large number of fonts are considered – 24 for Telugu and 25 for Devanagari and the results are excellent for all these fonts. This is the first reported attempt that works for such a large number of fonts for Indian scripts. Further the recognition rates are enhanced by judiciously implementing schemes for reducing the number of exemplars and the number of features to be stored in the databases. New types of features in transform domain are shown to give better results. The fact that the system works excellently for all these fonts on both Shirorekha-based script as well as non-Shirorekha based Indian script augurs well for the other Indian scripts.
The talk would highlight the main characteristics of Indian scripts and the challenges in development of OCR for them. It would then describe how these challenges are resolved in our work. Considerable emphasis would be laid on practical demonstration of the OCR system apart from explaining its internal structure and logic.

Prof. Anand Srivastav

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Kolloquiumsvortrag, Professor Chengbin Ma, University of Michigan–Shanghai Jiao Tong University Joint Institute, Shanghai Jiao Tong University am 31.10.2016

31.10.2016 von 17:15 bis 18:45

Technische Fakultät, Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: "Aquarium", Geb. D

Titel: Modeling, Design, and Control of Megahertz Wireless Power Systems

Abstract: A high level of spatial freedom makes wireless power transfer (WPT) working at several megahertz (MHz) attractive for charging various electronic devices. However, the operation in the MHz frequency band presents technical challenges due to the potentially increased power losses, strong nonlinearities of the devices, and electromagnetic interference (EMI) problem. Both a circuit- and a system-level analyses are important to derive requirements for a high overall system performance such as efficiency and harmonics suppression. Besides, unavoidable uncertainties in a real WPT system require either a feedback mechanism or improved design to enhance the robustness. This presentation reviews the activities on MHz WPT conducted by our group, particularly at the modeling, design, and control aspects. First the challenges from the MHz WPT are summarized and explained. Then the feedback-based approaches are developed to actively improve the robustness of the WPT system when there are variations in the coil relative position and final load, the two major sources of uncertainties. The Class E power amplifier (PA) and rectifier are further introduced into the MHz WPT systems, which help to improve the efficiency thanks to the soft-switching properties of the PA and rectifier. They also make the analytical derivations possible that facilitate the optimization-based designs. Finally, the initial efforts on the multi-receiver MHz WPT systems are mentioned such as design of a current-mode Class E PA, analysis and compensation of cross coupling, and impedance matching under a varying loading condition. For details, please refer to our publications [LINK].

Professor Chengbin Ma
received the B.S.E.E. degree (Hons.) from East China University of Science and Technology, Shanghai, China, in 1997, and the M.S. and Ph.D. degrees in electrical engineering from The University of Tokyo, Tokyo, Japan, in 2001 and 2004, respectively. From 2004 to 2006, he was a R&D Researcher with the Servo Motor Laboratory, FANUC Ltd., Oshino-mura, Yamanashi Prefecture, Japan. Between 2006 and 2008, he was a Postdoctoral Researcher with the Department of Mechanical and Aeronautical Engineering, University of California, Davis.

He is now an Assistant Professor of electrical and computer engineering with the University of Michigan–Shanghai Jiao Tong University Joint Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai and has a joint faculty appointment with School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University. His research interests include battery/energy management, wireless power transfer, mechatronic control, and applications in electric vehicles, microgrids, and smartgrids.

Dr. Ma is a member of The Institute of Electrical and Electronics Engineers and a vice chair of Energy Storage Technical Committee, IEEE Industrial Electronics Society (email: chbma@sjtu.edu.cn; web: http://umji.sjtu.edu.cn/lab/dsc/).

 

Prof. Marco Liserre

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Kolloquiumsvortrag, Antrittsvorlesung Prof. Stephan Pachnicke, Technische Fakultät, Nachrichtenübertragungstechnik / am 07.11.2016

07.11.2016 von 17:15 bis 18:45

Technische Fakultät, Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: "Aquarium", Geb. D

Titel: Optische Nachrichtenübertragungsnetze der nächsten Generation

Zusammenfassung: Zukünftige Datenübertragungsnetze müssen Schritt halten mit dem exponentiell ansteigenden Bandbreitenbedarf, der voraussichtlich auch auf längere Sicht mit einer Wachstumsrate von ca. 40-60% pro Jahr zunehmen wird. Die größten Wachstumstreiber sind hierbei die bandbreitenintensiven Multimedia-Dienste wie z.B. Video-on-Demand in HD-TV und 4K-Qualität und insbesondere auch der rasant steigende Datenverkehr in Mobilfunknetzen. Eine weitere Herausforderung stellen die immer weiter steigenden Datenraten dar, die von Maschinen generiert werden und in stetig wachsenden Rechenzentren verarbeitet werden müssen.

Nur optische Übertragungssysteme können diesen Anforderungen gerecht werden. In dem Vortrag werden Herausforderungen und Lösungsmöglichkeiten für die nächste Generation von optischen Netzen vorgestellt. Hierbei ist nicht nur die Skalierbarkeit der Übertragungskapazität im Auge zu behalten, sondern muss auch eine substantielle Verringerung der Kosten pro übertragenem Bit erreicht werden. Dafür werden neue Systemkonzepte präsentiert, die auf integriert-optischen Komponenten und innovativen Subsystemen basieren.

Prof. Stephan Pachnicke

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Kolloquiumsvortrag, Prof. Giuseppe Buja, IEEE Fellow, University of Padova, Italien / am 14.11.2016

14.11.2016 von 17:15 bis 18:45

Technische Fakultät, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: "Aquarium", Geb. D

Titel: Wireless Power Transfer systems for static and dynamic charging of electric vehicles

Abstract: The talk will deal with the research activities carried out at the Department of Industrial Electronics of the University of Padova, Italy, on the WPT systems of inductive type. After an overview on WPT, the static WPT systems are introduced. The main resonant topologies are illustrated and their efficiency vs. loads of different type (resistance or DC-DC chopper) is discussed. Then, the design of a WPT system for charging the batteries of a minicar is given, with details on the design of the coils and the power supply of the system. Experimental results obtained from a laboratory prototype are shown, reporting waveforms and efficiency curves.
The ongoing studies on the dynamic WPT systems are then presented. After a review of the specific problems posed by the dynamic WPT, the lumped track structure is considered. Suitable solutions for the power supply, the track segmentation, the coil geometries, and the compensation networks are went through. Finally, an under-development project of a dynamic WPT system for charging the batteries of a demonstration car is given.

Prof. Liserre

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Kolloquiumsvortrag am 21.11.2016 / Dr. Christoph Lange, Deutsche Telekom AG, Telekom Innovation Laboratories

21.11.2016 von 17:15 bis 18:45

Technische Fakultät, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: "Aquarium", Geb. D

Titel: Energiebedarf beim Betrieb von Telekommunikationsnetzen

 

Abstract: Telekommunikationsnetze als weit verzweigte technische Infrastrukturen mit einer Vielzahl aktiver Komponenten weisen einen signifikanten Energiebedarf auf, der sich in unterschiedliche Energieformen unterteilen lässt. Mit Fokus auf die zum Netzbetrieb notwendige Elektroenergie wird analysiert, welche Energieanteile in welchen Netzsegmenten benötigt werden. Anschließend werden Möglichkeiten zur Verbesserung der Energieeffizienz beim Betrieb von Telekommunikationsnetzen diskutiert und aktuelle Entwicklungstrends in Telekommunikationsnetzen und deren energie-relevante Implikationen aufgezeigt.

Christoph Lange absolvierte an der Universität Rostock ein Studium der Elektrotechnik (Spezialisierung Nachrichtentechnik) mit dem Abschluss als Diplom-Ingenieur im Jahr 1998 und schloss im Jahr 2003 eine Promotion auf dem Gebiet der Nachrichtenübertragungstechnik als Dr.-Ing. an derselben Universität ab. Derzeit ist er bei der Deutschen Telekom AG, Telekom Innovation Laboratories, in Berlin beschäftigt. Seine Arbeitsgebiete umfassen schwerpunktmäßig Breitbandzugangsnetze und die Energieeffizienz von Telekommunikationsnetzen.

 

Prof. Pachnicke

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Sonderkolloquium Prof. Joachim Holtz, Technical University Braunschweig / 25.11.2016

25.11.2016 von 12:00 bis 13:00

Technische Fakultät, Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: Geb. B Raum 101

Titel: Predictive Current Control

Abstract: Predictive Current Control – When to use?

Switching losses contribute the major portion to the total losses in medium voltage drives. Operation at extremely low switching frequency is therefore mandatory. Low harmonic current distortion can be nevertheless maintained when predictive current control is used.

Predictive current control is currently attracting the interest of many researchers. Even specific conferences are being organized on this novel topic. The predictive algorithm directly generates the firing pulses of the inverter, thus eliminating a pulsewidth modulator. A preset magnitude of the current error is permitted, defined as the magnitude difference between reference and actual current space vectors. Inverter gate pulses are generated such as to maximize the time differences between any two switching instants. This minimizes the switching frequency, and thus the switching losses. Harmonic current distortion is held at a predetemined value.

A gate pulse is generated whenever a predefined current error is exceeded. That error is computed as the difference between reference and actual current space vector. The next switching state is then determined such that maximum time elapses until the error vector exceeds its limit again. This minimizes the switching frequency and also the switching losses. Overmodulation and a smooth transition to full-wave operation produces maximum inverter output voltage. The error vector is represented here in a rotor field oriented coordinate system and different error magnitudes are permitted in the respective axes. 

About the Speaker

Joachim Holtz graduated in 1967 and received the Ph.D. degree in 1969 from the Technical University Braunschweig, Germany.

In 1969 he became Associate Professor and, and in 1971 Full Professor and Head of the Control Engineering Laboratory, Indian Institute of Technology in Madras, India. He joined the Siemens Research Laboratories in Erlangen, Germany in 1972. From 1976 to 1998, he was Professor and Head of the Electrical Machines and Drives Laboratory, Wuppertal University, Germany. He is presently Professor Emeritus and a Consultant.

His publications include 2 invited papers in the PROCEEDINGS OF THE IEEE, 17 invited papers in IEEE Journals, and 27 single-authored IEEE Journal papers. He is the recipient of 17 Prize Paper Awards, a coauthor of seven books and holds 33 patents.

Dr. Holtz is the recipient of the IEEE Industrial Electronics Society Dr. Eugene Mittelmann Achievement Award, the IEEE Industrial Applications Society Outstanding Achievement Award, the IEEE Power Electronics Society William E. Newell Field Award, the IEEE Third Millennium Medal, the Anthony J. Hornfeck Service Award, and the IEEE Lamme Gold Medal. He is a Life Fellow of the IEEE.

Dr. Holtz is Past Editor-in-Chief of the IEEE Transactions on Industrial Electronics, Distinguished Lecturer of the IEEE Industrial Applications Society and IEEE Industrial Electronics Society.

Prof. Marco Liserre

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Kolloquiumsvortrag, Prof. Tamas Kerekes, Aalborg University Denmark / am 28.11.2016

28.11.2016 von 17:15 bis 18:45

Technische Fakultät, Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: "Aquarium", Geb. D

Titel: Problem Based Learning – the Aalborg way

Abstract: Problem Based Learning (PBL) has been successfully applied at Aalborg University (AAU) since it was established in 1974. PBL is not only about rote learning. Every semester students work in a group with fellow students having different academic strengths and weaknesses, combining their common knowledge to solve a problem. The work should end in the submission of a semester report, describing the main problem, the objectives and the methodology how the problem was solved and how successful they were in achieving the objectives, detailing the results, including simulation, modelling and laboratory experiments. Group members will need to collaborate with each other, define and divide the tasks for achieving the goals that they set in the beginning of the project. This way the group work will have an academic and social dimension at the same time, by which the students will learn how to work together with other people, a quality which is very important on the labor market/in industry. PBL gives the opportunity to put theoretical knowledge into practice. By working with “real-life” problems, the students will not only gain professional experience, but they will also make good contacts, that can be used in the future in case of job applications. Furthermore, these “real-life” problems come from industrial partners/companies, therefore students will work with problems related to leading edge research, and their results/findings might be included in tomorrow’s commercial products.

Prof. Liserre

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Kolloquiumsvortrag, Jochen Speck, Karlsruher Institut für Technologie / am 02.12.2016

02.12.2016 von 14:15 bis 15:45

Institut für Informatik, Ludewig-Meyn-Straße 2, 24118 Kiel, Raum: Übungsraum 2/K

Titel: Theory and Engineering of Scheduling Parallel Jobs

Abstract: Dieser Vortrag gibt einen kurzen Überblick über meine Arbeit zum Scheduling paralleler Jobs auf aktuellen und zukünftigen Maschinen.
Neben meinem generellen Ansatz werde ich zwei im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Verfahren vorstellen:
1. Das Scheduling von malleablen Jobs auf Maschinen mit variabler Arbeitsfrequenz mit dem Ziel, den Energieverbrauch zu minimieren.
2. Einen anwendungsinternen Scheduler zur Verbesserung der Cache/Speicher-Effizienz der LU-Zerlegung.

Prof. Klaus Jansen

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Sonderkolloquium Dr. Akihiko Sugiyama / 06.12.2016

06.12.2016 von 17:15 bis 18:45 – Technische Fakultät, Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: Geb. D, "Aquarium"

Sonderkolloquium Prof. J.I. Leon / 07.12.2016

07.12.2016 von 10:00 bis 11:30

Technische Fakultät, Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: Geb. D, "Aquarium"

Titel: The Essential Role and the Continuous Evolution of Modulation Techniques for Voltage-Source Inverters in the Past, Present, and Future Power Electronics

Abstract: The cost reduction of power electronic devices, the increase in their reliability, efficiency and power capability, lower development times, together with more demanding application requirements, have driven the development of several new inverter topologies recently introduced in industry, particularly medium-voltage converters. New more complex inverter topologies and new application fields come along with additional control challenges, such as: voltage imbalances, power quality issues, higher efficiency needs and fault tolerant operation, which necessarily requires the parallel development of modulation schemes.
Therefore, recently there have been significant advances in the field of modulation of dc/ac converters, which conceptually has been dominated during the last several decades almost exclusively by classic pulse width modulation methods. This talk aims to concentrate and discuss the latest developments on this exciting technology, to provide insight on where the state-of-the-art stands today, and analyze the trends and challenges driving its future.

Prof. Marco Liserre

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Sonderkolloquium Greg P. Carman (IEEE Magnetics Distinguished Lecturer) / am 08.12.2016

Kolloquiumsvortrag, Dr. Peter Zaspel, Universität Heidelberg / am 09.12.2016

09.12.2016 von 14:15 bis 15:45

Institut für Informatik, Ludewig-Meyn-Straße 2, 24118 Kiel, Raum: Übungsraum 2/K

Titel: H-matrices on many-core hardware with applications in parametric PDEs

Abstract:

Hierarchical matrices approximate specific types of dense matrices,
e.g., from discretized integral equations, kernel-based approximation
and Gaussian process regression, leading to log-linear time complexity
in dense matrix-vector products. To be able to solve large-scale
applications, H-matrix algorithms have to be parallelized. A special
kind of parallel hardware are many-core processors, e.g. graphics
processing units (GPUs). The parallelization of H-matrices on many-core
processors is difficult due to the complex nature of the underlying
algorithms that need to be mapped to rather simple parallel operations.

We are interested to use these many-core processors for the full
H-matrix construction and application process. A motivation for this
interest lies in the well-known claim that future standard processors
will evolve towards many-core hardware, anyway. In order to be prepared
for this development, we want to discuss many-core parallel formulations
of classical H-matrix algorithms and adaptive cross approximations.

In the presentation, the use of H-matrices is motivated by the model
application of kernel-based approximation for the solution of parametric
PDEs, e.g. PDEs with stochastic coefficients. The main part of the talk
will be dedicated to the challenges of H-matrix parallelizations on
many-core hardware with the specific model hardware of GPUs. We propose
a set of parallelization strategies which overcome most of these
challenges. Benchmarks of our implementation are used to explain the
effect of different parallel formulations of the algorithms.

Prof. Steffen Börm

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Kolloquiumsvortrag, Dr. Pio Lombardi, Otto v. Guericke University, Magdeburg / am 19.12.2016

19.12.2016 von 17:15 bis 18:45

Technische Fakultät, Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: "Aquarium", Geb. D

Titel: Multi-Energy Systems Applied to Smart Factories

Abstract: The use of renewable energy sources (RES) will be the backbone of future energy systems. The European Union intends to produce up to 55% of the gross energy consumed from RES by 2050. Integrating these intermittent energy sources in the grid represents a huge challenge. At the end of 2015, over 60GW of intermittent (wind and solar) RES were in operation in Germany. Together with biomass, this covers around 30% of the total electricity consumption. Germany invested over € 1 billion in 2015 to integrate RES in the electrical grid, most of the money going toward redispatching. Since system operators are frequently unable to integrate the power generated by RES in the grid, operators of RES power plants have to switch them off. Multi-energy systems (MES) provide a means to integrate volatile RES in the energy system (electricity, gas and heat). MES can convert electricity into other forms of energy such gas and heat and vice versa. The heart of a MES is an energy management system (EMS) that optimally controls the power generated, consumed, stored and converted. An MES designed for smart factories has been implemented and is being refined at the Fraunhofer Institute IFF in Magdeburg. The underlying idea is to maximize the responsiveness of industrial processes to the power generated by RES in order to have a manufacturing process with near-zero carbon emissions.

The aim of the talk is to present and examine the preliminary results of the Fraunhofer Institute IFF Magdeburg’s MES test platform for smart grids.

Curriculum Vitae

Pio Lombardi studied mechanical engineering at the Politecnico di Bari, Italy. He graduated in 2006 at the same university with the degree M.Sc. He joined the Chair of Electric Power Networks and Renewable Energy Sources at the Otto-von-Guericke University Magdeburg, Germany as a research engineer in 2006. At the same university he received his PhD. In 2011 he joined the Process and Plant Engineering of Fraunhofer Institute for Factory Operation and Automation IFF. His primary field of interest includes modeling, simulation and optimization of multi-energy systems.  Since 2009 is Dr. Lombardi lecturer in “Power System Economics and special topics” at Otto von Guericke University Magdeburg (Germany) and in “ Renewable Energy Systems” at Technical University of Wroclaw (Poland) . He is expert member of the Cigrè SC C6 on “Distribution Systems and Dispersed Generators”. He was secretary of the Cigré Working Group C6.15 on “Electric Energy Storage Systems”, currently he is a member of Cigré Working Group C6.22 on “Microgrid Evolution Roadmap” and C6.30 “The Impact of Battery Energy Storage Systems on Distribution Networks”.

Prof. Marco Liserre

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Kolloquiumsvortrag, Dr. Seraphine Wegner, MPI Polymer-Forschung Mainz / am 09.01.2017

09.01.2016 von 17:15 bis 18:45

Technische Fakultät, Institut für Materialwissenschaft, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: "Aquarium", Geb. D

Titel: Photoswitchable linkers for cell and protein patterning

Abstract: Cell adhesion is regulated both in space and time during many biological processes such as embryogenesis, wound healing, cancer invasion and tissue formation. Therefore, it is of great importance to develop platforms to reversibly control cell interactions in vitro and in vivo non-invasively and with high precision. Light is the ideal switch towards this goal as it is in general considered biorthogonal and allows for very  high spatial and temporal control.  Here, we report a number of platforms that allow controlling cell-surface interactions with light to guide cell adhesion and behavior based on photocleavable nitrobenzene analogues and light responsive proteins. We attach these light responsive molecules specifically to PEG coated surfaces and are able to cleave off the presented functionality or attach it to the surface upon illumination with light. In micropatterning cRGD on these surfaces, we can control the cell adhesions and prevent cell attachment to specific regions on the substrate. Similarly, we can controllably present proteins of interest on such surfaces with any micropattern. These newly developed light responsive platforms, offer great flexibility to microstructure interphases with different functional molecules and control cell-surface interactions with great precision.

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Kolloquiumsvortrag, Prof. Dr. Robert Huber, Inst. für Biomedizinische Optik, Uni Lübeck / am 16.01.2017

16.01.2016 von 17:15 bis 18:45

Technische Fakultät, Insitut für ET/IT, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: "Aquarium", Geb. D

Titel: Fourier Domain Modenkopplung

Abstract: Optical coherence tomography (OCT) is one of the biggest and fastest growing fields in optics. This new optical imaging modality is mainly used in biomedical applications, where it can provide depth resolved three-dimensional tissue contrast with micron scale resolution. One implementation of OCT requires rapidly wavelength swept, narrowband cw-laser light sources. Since the performance requirements of such OCT lasers substantially differ from classical tunable lasers, over the last ten years many groups have spent great effort on developing appropriate laser sources. Some of the best performing OCT light sources are the recently invented Fourier Domain mode locked (FDML) lasers, which enabled OCT depth scan rates well into the Multi-Megahertz range (MHz-OCT) for the first time. The talk will discuss the FDML mechanism, the related physics behind it, the involved laser technology, and various OCT imaging examples. Finally, recent results on using a FDML in combination with a new class of nanosecond fiber lasers for stimulated Raman sensing and two-photon imaging will be presented.

Prof. Dr. Martina Gernken

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Kolloquiumsvortrag am 23.01.2017, Dr. Alexander Schaum, Lehrstuhl für Regelungstechnik, CAU zu Kiel

23.01.2016 von 17:15 bis 18:45

Technische Fakultät, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: "Aquarium", Geb. D

Titel:  Dissipativitätsbasierter Regler- und Beobachterentwurf

Abstract: Dissipativitätsbasierter Regler- und Beobachterentwurf
Die Theorie der Dissipativität als Beschreibung der Energiebilanz eines Systems eignet sich hervorragend für die Betrachtung dynamischer Systeme und deren Stabilitätseigenschaften. Dies wird deutlich durch die Fülle der in der Literatur vorhandenen Arbeiten, in welchen dissipativitätsbasierte Konzepte in unterschiedlicher Art verwendet werden.
Für den Entwurf von stabilisierenden Reglern können dabei oftmals physikalisch motivierte Energiekonzepte verwendet werden, was im Englischen zu dem Begriff des Energy shaping geführt hat. Des Weiteren können die klassischen Energiebegriffe abstrahiert werden und somit größere Systemklassen betrachtet werden, wie z.B. biologische Systeme, für welche keine direkte Analogie mittels mechanischer und chemischer Energiebegriffe möglich ist. Auf der Basis dieses allgemeinen Energiebegriffs besteht auch ein klarer Zusammenhang zur Stabilitätstheorie nach A. Lyapunov (1857-1918). Darüber hinaus können diese verallgemeinerten Energiekonzepte ebenfalls dazu genutzt werden die exponentielle Konvergenz des Schätzfehlers sogenannter Beobachter im Rahmen der modellbasierten Rekonstruktion von Systemzuständen auf der Basis gemessener Daten zu beweisen. Methodisch führen diese Ansätze auf Entwurfsverfahren, in welchen mittels der Lösung von Matrizenungleichungen die vorhandenen Entwurfsfreiheitsgrade und Verstärkungsfaktoren bestimmt werden.
In den letzten Jahren wurden erste Erweiterungen dieser Ansätze auf unendlich-dimensionale bzw. sogenannte verteilt-parametrische Systeme sowie vernetzte dynamische Systeme vorgeschlagen. Hierbei ist insbesondere zu bemerken, dass sich für örtlich verteilte Systeme die Frage nach der Positionierung von Sensoren und Aktoren ergibt, was zusätzliche Freiheitsgrade im Entwurf darstellt. Die Schwierigkeit insbesondere bei verteilt-parametrischen Systemen, welche mathematisch durch partielle (Integro-)Differenzialgleichungen beschrieben werden, liegt dabei in der Handhabung der nun auftretenden Operatorungleichungen, welche aus der Erweiterung der dissipativitätsbasierten Ansätze folgen. Es ist eine nicht-triviale Aufgabe Lösungsverfahren für diese Ungleichungen zu entwickeln und strukturelle Systemeigenschaften zu identifizieren, welche es ermöglichen allgemein gültige Ansätze zu formulieren.
In diesem Vortrag soll auf verschiedene, in den letzten Jahren entwickelte Ansätze für den dissipativitätsbasierten Regler- und Beobachterentwurf eingegangen und diese anhand anwendungsorientierter Beispiele illustriert werden.

Kurz-CV
Alexander Schaum ist seit April 2014 Wissenschaftlicher Mitarbeiter (Post-Doktorand) am Lehrstuhl für Regelungstechnik der Technischen Fakultät der Christian–Albrechts–Universität zu Kiel. Nach dem Vordiplom in Mathematik an der Universität Tübingen (2002) und dem Diplom in Technischer Kybernetik an der Universität Stuttgart (2006) hat er 2009 seine Promotion an der Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) in Mexiko-Stadt abgeschlossen, wofür er mit dem Preis der besten Promotion im Jahrgang 2009 am Institut für Ingenieurswissenschaften ausgezeichnet wurde. Von 2009 bis 2010 war er Post–Doktorand am Lehrstuhl für
Automatisierungstechnik der UNAM und von 2010 bis 2011 am Lehrstuhl für Verfahrenstechnik der Universidad Autónoma Metropolitana – Iztapalapa (UAM-I) in Mexiko Stadt. Von Juni 2011 bis März 2014 war er Gastprofessor am Lehrstuhl für Angewandte Mathematik und Informatik der Universidad Autónoma Metropolitana – Cuajimalpa (UAM-C) in Mexiko-Stadt.

Prof. Meurer

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Kolloquiumsvortrag, Dr. Philip Hövel, Inst. f. Theoretische Physik, TU Berlin, / am 30.01.2017

30.01.2016 von 17:15 bis 18:45

Technische Fakultät, Institut für Elektrontechnik und Informationstechnik, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: "Aquarium", Geb. D

Titel: Control of cluster synchronization in delay-coupled oscillators by network adaptation

Abstract:

Adaptive networks are characterized by mutual interactions between the dynamics of the nodes on one hand and a co-evolution of the coupling topology on the other hand: The topology evolves according to the state of the system, while at the same time the dynamics on the network is influenced by that changing topology.

In my presentation, I will discuss an adaptive control scheme for the control of in-phase and cluster synchronization in delay-coupled networks of "Stuart-Landau oscillators". This paradigmatic normal form arises naturally in an expansion of systems close to a Hopf bifurcation. Based on an automated control scheme called "speed-gradient method", the topology of a network adjusts itself in a self-organized manner such that the target state is realized. I will provide numerical evidence that the networked system settles into different cluster states depending on the pre-defined control function.

Furthermore, I will demonstrate that the emerging topology of the network is modulated by the coupling delay. If the delay time is a multiple of the system's eigenperiod, the coupling within a cluster and to neighboring clusters is on average positive (excitatory), while the coupling to clusters with a phase lag close to pi is negative (inhibitory). For delay times equal to odd multiples of half of the eigenperiod, the opposite holds: Nodes within one cluster and of neighboring clusters are coupled by inhibitory links, while the coupling to clusters distant in phase state is excitatory. In addition, the control scheme is able to construct networks such that they exhibit not only a given cluster state but also oscillate with a prescribed frequency. Finally, I will illustrate the effectiveness of the speed-gradient method in cases, where only part of the network is accessible.

References:

J. Lehnert, Controlling synchronization patterns in complex networks, Springer Theses, Springer, (2016).


J. Lehnert, P. Hövel, A. A. Selivanov, A. L. Fradkov, and E. Schöll: Controlling cluster synchronization by adapting the topology Phys. Rev. E 90, 042914 (2014).

E. Schöll, A. A. Selivanov, J. Lehnert, T. Dahms, P. Hövel, and A. L. Fradkov: Control of
synchronization in delay-coupled networks, Int. J. Mod. Phys. B 26, 1246007 (2012).

A. A. Selivanov, J. Lehnert, T. Dahms, P. Hövel, A. L. Fradkov, and E. Schöll: Adaptive synchronization for delay-coupled networks of Stuart-Landau oscillators, Phys. Rev. E 85, 016201 (2012).

J. Lehnert, P. Hövel, V. Flunkert, P. Y. Guzenko, A. L. Fradkov, and E. Schöll: Adaptive tuning of feedback gain in time-delayed feedback control, Chaos 21, 043111 (2011).

-- Dr. Philipp Hövel Junior Research Group Leader

Prof. Hermann Kohlstedt

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--- entfällt!!! --- Kolloquiumsvortrag, Prof. Knut Graichen, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Universität Ulm / am 06.02.2017

06.02.2016 von 17:15 bis 18:45

Technische Fakultät, Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: "Aquarium", Geb. D

Titel: Eingebettete nichtlineare Optimierung und MPC im (Sub-)Millisekundenbereich

Abstract: Nichtlineare Optimierungsverfahren und deren Anwendung im Zusammenhang mit der nichtlinearen modellprädiktiven Regelung (NMPC) sind in der Regelungstechnik insbesondere für dynamische Systeme mit mehreren Stellgrößen und zur Berücksichtigung von Systembeschränkungen von zunehmender Bedeutung. Eine Herausforderung bei der Umsetzung dieser Verfahren in der Praxis ist jedoch der hohe numerische Aufwand und die algorithmische Komplexität, insbesondere bei hochdynamischen Systemen mit Abtastzeiten im (Sub-)Millisekundenbereich. Die Problematik der Umsetzbarkeit wird durch die Tatsache weiter verschärft, dass Hardware-Lösungen in der industriellen Praxis häufig sehr limitierte Ressourcen besitzen. Als Beispiele seien Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) oder Steuergeräte (Electronic Control Unit – ECU) genannt. Diesen Herausforderungen kann im Sinne eines eingebetteten Entwurfs durch die Verwendung von zugeschnittenen Optimierungsalgorithmen in Kombination mit einer echtzeitfähigen Auswertung begegnet werden.

Im Hinblick auf die oben genannten Herausforderungen präsentiert der Vortrag einen Ansatz zur nichtlinearen dynamischen Optimierung und modellprädiktiven Regelung, der eine echtzeitfähige Umsetzung selbst auf leistungsschwacher Hardware ermöglicht. Neben der methodischen und algorithmischen Vorstellung wird das Verfahren anhand von ausgewählten mechatronischen Beispielen erläutert.

Prof. Dr.-Ing. Thomas Meurer

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Kolloquiumsvortrag, Prof. Tamas Kerekes, Aalborg University Denmark / am 13.02.2017

13.02.2016 von 17:15 bis 18:45

Technische Fakultät, Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: "Aquarium", Geb. D

Titel: Design of residential Photovoltaic systems – a guideline

Abstract: Photovoltaic technology continues to increase its share in the global energy market, with an exceptionally fast growth in the last few decades reaching a cumulative capacity of 227 GW by the end of 2015, with a predicted extra 50GW of new installations for 2016. According to a report from SolarPower Europe (former European Photovoltaic Industry Association (EPIA)), the price of PV systems has decreased more than 75% in the last 10 years, making PV cost competitive with fossil-based generation in several countries. Fueled by this strong cost reduction, the PV industry is transitioning from being driven by subsidies into a viable option for investment for both large power plants and residential installations on a pure cost competition basis. Residential PV systems are a key element in the success story of PV rooftop installations and large utility scale plants share about 50% of new installations today. ENTSO_E forecasts that by 2025 European power generation will have over 50% renewable, where solar will be expected to have a major role. If we combine the solar increase with even more wind penetration, then this will require a much more flexible system in order to make the best use of renewable energy sources when they are available. Among the different flexibility options, storage is one solution that allows to respond quickly to balancing needs by absorbing the excess solar generation at peak times and releasing it during periods of lower production, but high load demand. By making the best use of cheap renewable electricity when it is available, storage can make the energy system more cost-effective. By adapting to demand and limiting the possibility of peak pricing, storage will also have a balancing effect on prices throughout the day. If solar is combined with storage then this will act as a bridging technology between the electricity, heating and cooling as well as transport sectors. Besides the rapidly developing battery storage capacity, the electrification of the transport sector and the use of electricity for heat purposes allow for an integrated approach of the energy system. This will provide new opportunities for European consumers and businesses, whilst potentially offering a variety of services to grid operators.

Prof. Marco Liserre

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Sonderkolloquium Prof. Concari, University of Parma / am 21.02.2017

21.02.2017 von 15:00 bis 16:30

Technische Fakultät, Kaiserstr. 2, Kiel, Raum: "Aquarium", Geb. D

Titel: Fault Diagnosis of Electrical Machines

Abstract: The fault diagnosis of electrical machines has been the subject of intensive research for several decades. Being able to detect or predict incipient faults before they impair the ability of the machines to function properly is a very welcome feature in industrial environments, where unscheduled downtime can cause production and financial loss.

Electrical machine faults include electrical stator faults, electrical rotor faults, eccentricity, bearing faults. Diagnostic techniques for the detection of such faults in electrical machines are reviewed, and their effectivity is assessed in different operating conditions, including closed-loop inverter-fed operation. Furthermore, the impact of wide-bandgap devices is discussed and prognostic techniques are reviewed, with particular focus on aerospace applications.

Prof. Liserre

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Sonderkolloquium, Prof. Gerold Jäger, Universität Umeâ, Schweden / am 09.03.2017

09.03.2017 von 11:00 bis 12:30

Institut für Informatik, Christian-Albrechts-Platz 4, Raum 910 (CAP 4)

Titel: Optimale Strategien für die Black-Peg-Variante des Statischen Masterminds und des Statischen AB-Games

Abstract: Mastermind ist ein Logikspiel für zwei Personen, das im Jahre 1970 erfunden wurde und sich seit zu einem populären Gesellschaftsspiel entwickelt hat, das über 50 Millionen Mal verkauft wurde. Die beiden am Spiel beteiligten Spieler werden als Codemaker und Codebreaker bezeichnet. Der Codemaker legt zu Beginn des Spiels einen vierstelligen Farb-Code fest, der aus sechs Farben ausgewählt wird. Der Codebreaker versucht, diesen Code zu erraten, indem er einen gleichartigen Farb-Code als Frage verwendet und vom Codemaker eine Antwort erhält, wie nahe seine Frage am zu erratenden Farb-Code ist. Für jeden Stift, der sowohl in Farbe als auch in Position richtig ist, gibt der Codemaker einen schwarzen Stift in der Antwort und für jeden Stift, der nur in der Farbe richtig ist, einen weißen Stift. Mit Hilfe dieser Antwort kann er weitere Fragen stellen, die auf dasselbe Weise beantwortet werden, und dies geschieht solange, bis der Codebreaker den Farb-Code erraten hat. Eine natürliche Erweiterung ist es, statt einenm vierstelligen Farb-Code einen p-stelligen mit beliebigem p zu erlauben und statt 6 Farben c Farben mit beliebigem c zu erlauben. Insbesondere in den letzten 10 Jahren hat sich Mastermind zu einem vielbeachteten Forschungsthema entwickelt. Im Jahre 2006 wurde gezeigt, dass Mastermind NP vollständig ist. Des Weiteren wurden Anwendungen von Mastermind in der Komplexitätstheorie, Bioinformatik und Kryptographie untersucht und es wurden Schranken und optimale Strategien für viele Mastermind-Varianten bewiesen, oft indem entweder konstantes p oder konstantes c betrachtet wurden. In diesem Vortrag betrachten wir eine Kombination von drei Mastermind-Varianten: 1. Das AB-Game, das sich von Mastermind unterscheidet, indem sowohl in dem Farb-Code als auch bei den Fragen die Stifte alle verschiedene Farben haben müssen. 2. Die Black-Peg-Variante, in der der Codemaker nur schwarze Stifte als Antwort gibt. 3. Statisches Mastermind, in dem der Codebreaker eine bestimmte Anzahl von Fragen gleich zu Beginn des Spieles gibt, dann alle Antworten erhält und schließlich nur noch einen weiteren Versuch hat, den richtigen Farb-Code zu erraten.
Goddard hat im Jahre 2003 optimale Strategien für das originale Statische Mastermind vorgestellt, und zwar für den Fall von p=2, p=3, p=4 Stiften. In diesem Vortrag wird eine Strategie für die Black-Peg Variante des Statischen Mastermind mit p=2 Stiften vorgestellt und deren Zulässigkeit und Optimalität bewiesen. Des Weiteren werden Strategien für p=3, c=2, c=3 vorgestellt, deren Optimalitätsbeweis ein offenes Problem darstellt. Schließlich 9 weitere Paare (p,c) presentiert, deren Zulässigkeit und Optimalität mit Hilfe eines Computerprogramms gezeigt werden konnte. Am Ende des Vortrags wird über Work-in-Progress berichtet, und zwar über zulässige und optimale Strategien für die Black-Peg-Version des AB-Games. Insbesondere geht es um die Fälle von p=2 Stiften und p=c Stiften. Der letzte Fall ist besonders interessant, aber auch anspruchsvoll, da der Farb-Code und die Fragen Permutationen entsprechen.

Prof. Srivastav

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