Vorlesung: Gemischt-ganzzahlige nichtlineare Optimierung

Die Vorlesung Gemischt-ganzzahlige nichtlineare Optimierung (LSF) wird im SS 2020 online für Bachelor- und Masterstudierende an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg gelesen.

Vorlesungsplanung

Fragen zur Vorlesung können jederzeit in unserer slack Gruppe gestellt werden. Zusätzlich gibt es zu den im folgenden gelisteten Terminen zoom-Videokonferenzen. Stellen Sie bitte sicher, dass Sie sich bis zu dem Termin das genannte Videomaterial heruntergeladen und angeschaut haben.

  • 14.4.20, 09h00 Testen der Zoom Konferenz, 0. Organisatorisches
  • 20.4.20, 11h15 1. Introduction Part 1/2
  • 27.4.20, 11h15 1. Introduction Part 2/2
  • 4.5.20, 11h15 AMPL und Übungsblatt 01
  • 11.5.20, 11h15 2. MINLP Algorithmen Part 1/4
  • 18.5.20, 11h15 2. MINLP Algorithmen Parts 2/4 und 3/4
  • 25.5.20, 11h15 Übungsblatt 02
  • 1.6.20, 11h15 Keine Zoom-Konferenz, Pfingstmontag
  • 8.6.20, 11h15 2. MINLP Algorithmen Parts 4/4, Übungsblatt 03
  • 15.6.20, 11h15 3. Implementation Details Parts 1/2 und 2/2
  • 22.6.20, 11h15 Übungsblatt 04
  • 29.6.20, 11h15 4. Modellierung Parts 1/3 und 2/3
  • 6.7.20, 11h15 4. Modellierung Part 3/3, Übungsblatt 05
Digitales Sommersemester
  • Für die Vorlesungskernzeit am Montag von 11h15 bis 12h45 wird eine Videokonferenz auf Basis von zoom etabliert. In diesem Format sollen Vorlesungen besprochen werden, Fragen gestellt und (hoffentlich) beantwortet werden und auch Präsenzübungen und kleinere Tests zur Selbstevaluation abgehalten werden. Die im LSF angegebene Vorlesungszeit am Dienstag ist hinfällig. Sie können Sie gerne als Kernarbeitszeit zum Bearbeiten der Vorlesungsinhalte nutzen (siehe nächsten Punkt).
  • Die eigentlichen Vorlesungsinhalte werden auf der RESTRICTED Seite (asynchron) bereit gestellt. Asynchron heißt, Sie können sie herunter laden, wann immer Sie möchten und zu beliebigen Zeiten bis zum jeweiligen Besprechungstermin anschauen und bearbeiten. Konkret wird es einen Foliensatz als pdf geben, sowie ein Video dazu. In diesem Video erläutere ich die Folien.
  • Es wird ein Experiment und ich freue mich sehr über Ihre konstruktive Mitarbeit und viele Verbesserungsvorschläge, die ich versuchen werde schon während des Semesters einzubauen. Ich bin guter Dinge, dass die Lehre durch die besondere Situation sogar besser werden kann.
Angaben
  • Vorlesung, 4 SWS, ECTS-Studium, ECTS-Credits: 6
  • Zeit und Ort: Mo 11:15 - 12:45, Videokonferenz und Di 9:15 - 10:45, eigenständige Bearbeitung in home office
  • Dozent:
Inhalt

Die ganzzahlige lineare Optimierung (MILP), die kontinuierliche nichtlineare Optimierung (NLP) wie die Optimale Steuerung (OC) haben für sich genommen beeindruckende Fortschritte erzielt in den letzten 70 Jahren. Ein vergleichsweise junges Forschungsgebiet ist dagegen die Kombination von nichtlinearen und ganzzahligen Aspekten in dem Gebiet des Mixed-Integer Nonlinear Programming (MINLP) und erst recht unter Berücksichtigung von dynamischen Effekten in dem Gebiet der Mixed-Integer Optimal Control (MIOC). Die Vorlesung gibt einen Einblick in diese Welt und versucht, sich neben der Vermittlung der Grundlagen und der Motivation durch Anwendungen auch eng am Stand der aktuellen Forschung zu bewegen und mögliche Bachelor- und Masterarbeitsthemen aufzuzeigen.

Themen sind u.a.: Einführung und Anwendungen, Schranken, Relaxierungen, Branch&Bound, Schnittebenen, Diskussion der wesentlichen Fortschritte bei MILPs und deren Übertragbarkeit auf MINLPs, Extended Cutting Planes, Outer Approximation, Branch&Bound, Implementierungsdetails, ganzzahlige Modellierung, gemischt-ganzzahlige optimale Steuerung. Der Fokus wird auf Algorithmen und Modellierung liegen.

Literatur und Skript

Literaturempfehlungen werden in der Vorlesung diskutiert. Es werden Folien und Videos zur Verfügung gestellt.

Übungen

In die Vorlesung werden Übungen im Umfang von 1 SWS integriert. Zielsetzung wird neben mathematischen Aufgaben auch der Umgang mit modernen Modellierungs- und Optimierungstools sein. Diese werden virtuell über slack und zoom abgehalten.

Passwortgeschützte Downloads

Materialien, Uebungsblätter und Musterlösungen

Studienfächer / Studienrichtungen

Studierende der Mathematik, ggfs. auch der Natur-, Ingenieurs- und der Wirtschaftswissenschaften.

  • WPF MA;B 6 (Modul 10, 11)
  • WPF MA;M 1-3 (Modul M1D-ba)
  • WPF MA;D ab 6 (Modul 8B, auch 12, 13)
Voraussetzungen

Mathematische Grundvorlesungen und Einführung in die Optimierung werden vorausgesetzt, die Nichtlineare Optimierung wird empfohlen.

Fragen?

Ich freue mich über generelles Interesse und Fragen:

  • Jun 22nd 2021, Andreas Himmel succesfully defended his PhD thesis on "Optimization-based Operation Strategy and Storage Design for Coupled Processes".

...more

Prof. Dr. Sebastian Sager
Head of MathOpt group
at the Institute of Mathematical Optimization
at the Faculty of Mathematics
at the Otto-von-Guericke University Magdeburg

Universitätsplatz 2, 02-224
39106 Magdeburg, Germany

: +49 391 67 58745
:

Susanne Heß

Universitätsplatz 2, 02-201
39106 Magdeburg, Germany

: +49 391 67 58756
:

  • Jun 22nd 2021, Andreas Himmel succesfully defended his PhD thesis on "Optimization-based Operation Strategy and Storage Design for Coupled Processes".

...more

Prof. Dr. Sebastian Sager
Head of MathOpt group
at the Institute of Mathematical Optimization
at the Faculty of Mathematics
at the Otto-von-Guericke University Magdeburg

Universitätsplatz 2, 02-224
39106 Magdeburg, Germany

: +49 391 67 58745
:

Susanne Heß

Universitätsplatz 2, 02-201
39106 Magdeburg, Germany

: +49 391 67 58756
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