Optimierung autonom schaltender dynamischer Hybridsysteme Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Test von Methoden zur Optimierung autonom schaltender dynamischer Hybridsysteme. Unter Autonom schaltenden dynamischen Hybridsystemen werden hier dynamische Systeme verstanden bei denen gemäß definierten Schaltbedingungen zwischen verschiedenen diskreten Betriebsmodi umgeschaltet wird. Autonom schaltende dynamische Hybridsysteme sind von großer praktischer Relevanz weil sie bei zahlreichen industriellen Prozessen (z. B. bei Anfahrprozessen oder Verdampfungsprozessen) auftreten. Die Optimierung solcher Prozesse zielt auf hohe Effizienz bei gleichzeitig steigenden Anforderungen an Umweltverträglichkeit und Sicherheit. Bei der Optimierung autonom schaltender dynamischer Hybridsysteme besteht die wissenschaftliche Herausforderung darin die gemischt diskret kontinuierlichen Optimierungsprobleme so zu formulieren dass (i) die Lösungsmethode möglichst allgemein anwendbar ist und (ii) eine Lösung von hinreichender Genauigkeit mit (iii) vertretbarem Rechenaufwand gefunden werden kann. Die besondere Schwierigkeit ist auf die Nichtglattheit oder sogar Unstetigkeit von Zustandstrajektorien oder deren Gradienten an den Umschaltpunkten zurückzuführen. Die in dieser Arbeit untersuchten Methoden zielen deshalb darauf ab diese Unstetigkeiten aus den Optimierungsproblemen zu eliminieren. Dies geschieht in der vorgeschlagenen Glättungsmethode mittels der Approximation der das Umschalten beschreibenden Stufenfunktion durch eine Glättungsfunktion. Alternativ wird zur Glättung des Optimierungsproblems ein Strafverfahren verwendet. Hierbei wird zunächst ein Zweiebenenproblem definiert. Das innere Minimierungsproblem wird anschließend durch seine Optimalitätsbedingungen ersetzt und die darin auftretenden komplementären Beschränkungen gehen als Strafterme in die Zielfunktion des äußeren Optimierungsproblems ein. Der dritte methodische Ansatz verwendet die im Rahmen der Simulation dynamischer Hybridsysteme entwickelte Idee zum Anhalten und Neustarten der Integration an den Umschaltpunkten des Systems. Die im Rahmen einer Simulation dem autonomen Umschalten dienenden Schritte werden für Optimierungsprobleme analog realisiert. Dabei unterscheidet sich die konkrete Umsetzung vor allem bezüglich der Bestimmung der Schaltzeiten und des Festhaltens des aktuellen Betriebsmodus. Die Funktionsweise aller untersuchten Methoden wird durch kleine Fallbeispiele im Rahmen der Methodenentwicklung illustriert. Im Anschluss erfolgt jeweils die Anwendung auf komplexere Problemstellungen.