Modellbildung und Simulation

Prof. Dr. Hartmut Bossel leitet die Forschungsgruppe Umwelt-systemanalyse am Fachbereich Mathematik der Gesamthoch- schule/ Universität Kassel. Er lehrt Modellbildung und Si-mulation, Umweltsystemanalyse und Umweltwissenschaft.

1 Systeme, Modelle, Modellbildung, Modellverwendung: Ein Überblick.- 1-1 Aufgaben der Modellbildung und Simulation.- 1-2 Grundsätzliches zu Systemen.- 1-3 Grundsätzliches zu Modellen.- 1-4 Modellentwicklung, Simulation, Verhaltensanalyse und Systemänderung.- 2 Vom Wortmodell zum Wirkungsgraph: Zusammenhänge, Struktur, Rückkopplungen.- 2-0 Überblick.- 2-1 Erstellung des Wirkungsgraphen.- 2-2 Qualitative Analyse des Wirkungsgraphen.- 2-3 Fortpflanzung von Störungen im Wirkungsgraphen.- 2-4 Zusammenfassung wichtiger Ergebnisse.- 3 Vom Wirkungsgraph zum mathematischen Modell: Systemgrößen, Funktionen, Prozesse, Quantifizierung.- 3-0 Überblick..- 3-1 Differenzierung eines Modellkonzepts: Beispiel Weltmodell.- 3-2 Systemelemente und Elementarsysteme.- 3-3 Modellentwicklung und dimensionale Analyse.- 3-4 Zusammenfassung wichtiger Ergebnisse.- 4 Vom mathematischen Modell zur Simulation: Programmierung, Parameter, Zustandspfade und Sensitivität.- 4-0 Einführung und Überblick.- 4-1 Simulationsumgebung für eine Standard-Programmiersprache: SIMPAS.- 4-2 Simulation der Kreispendeldynamik mit SIMPAS.- 4-3 Simulation der Fischfangdynamik mit SIMPAS.- 4-4 Simulationsumgebung für graphisch-interaktive Bearbeitung: STELLA.- 4-5 Zusammenfassung der Ergebnisse.- 5 Von der Systemsimulation zur Systemveränderung: Verhaltensbewertung, Szenarien, Optimierung, Regelung.- 5-0 Einführung und Überblick.- 5-1 Kriterien und Bewertung des Systemverhaltens.- 5-2 Szenarien und Pfadanalyse.- 5-3 Optimierung.- 5-4 Stabilisierung und Regelung.- 5-5 Zusammenfassung wichtiger Ergebnisse.- 6 Systemzoo: Simulationsmodelle elementarer dynamischer Systeme.- 6-0 Überblick und Bearbeitungshinweise.- 6-1 Dynamische Systeme mit einer Zustandsgröße.- 6-2 Dynamische Systeme mit zweiZustandsgrößen.- 6-3 Dynamische Systeme mit drei bis vier Zustandsgrößen.- 7 Von der Systemdarstellung zum Systemverständnis: Grundlagen mathematischer Systemanalyse.- 7-0 Überblick..- 7-1 Zustandsgieichungen dynamischer Systeme.- 7-2 Matrizenoperationen für lineare dynamische Systeme.- 7-3 Verhalten und Stabilität linearer Systeme bei freier Bewegung.- 7-4 Verhalten linearer dynamischer Systeme bei erzwungener Bewegung.- 7-5 Verhalten und Stabilität nichtlinearer dynamischer Systeme.- 7-6 Zusammenfassung wichtiger Ergebnisse.