In diesem Dokument ist ein Skript vorgestellt, welches Messdaten in Python aus verschiedenen Messsystemen eines Motorprüfstands automatisiert zusammenfasst, erforderliche motorische Berechnungen durchführt und Diagramme ausgewählter Kennwerte zeichnet.:1. Problemstellung 2. Datenverarbeitung im Auswerteskript 2.1. Import der Messdaten 2.2. Benennung der Messdaten zur Datenüberprüfung 3. Verarbeitung und Berechnung 4. Diagrammerstellung zur Auswertung 5. Fazit Literatur

In dieser Arbeit habe ich eine Software entwickelt, mit der ein realer Funktionsgenerator ferngesteuert werden kann. Als Grundlage diente die Programmiersprache Python und das Model-View-Controller-Modell. Ziel war es, eine grafische Benutzeroberfläche zu erstellen, die dem Gerät möglichst ähnlich ist, und einen Steuerungsmechanismus für die Befehlsübermittlung zu implementieren, um den digitalen Unterricht zu unterstützen.:Vorwort V Abbildungsverzeichnis IX Tabellenverzeichnis XI Formelverzeichnis XII Abkürzungsverzeichnis XIII 1 Einleitung 1 2 Theoretische Grundlagen 6 2.1 Fernsteuerung von Laborgeräten 6 2.2 Funktionsgenerator 7 2.3 Programmieren mit Python 8 2.4 Grundlagen des Model-View-Controller-Modells 9 2.4.1 Betrachtung der einzelnen Komponenten 9 2.4.2 Wechselwirkungen zwischen den Komponenten 10 3 Beschreibung des Untersuchungsgegenstandes 15 3.1 Analyse des Ist-Standes 15 3.1.1 Laborpraktika 15 3.1.2 Technische Daten des Funktionsgenerators 17 3.1.3 Stand der Digitalisierung 17 3.2 Soll-Zustand 19 3.3 Analyse des Funktionsgenerators 19 3.3.1 Aufbau des Funktionsgenerators 20 3.3.2 Funktionsanalyse des Funktionsgenerators 23 4 Rechentechnische Implementierung 34 4.1 Vorbereitung der Softwareentwicklung 34 4.1.1 Auswahl spezifischer Programmierwerkzeuge 34 4.1.2 Auswahl einer Entwicklungsumgebung 44 4.1.3 Aufstellung von Programmierungsprämissen 47 4.2 Softwaretechnische Umsetzung des MVC-Modells 51 4.2.1 View - grafischen Benutzeroberfläche 51 4.2.2 Model - Datenmodell 67 4.2.3 Controller - Steuerungslogik 82 4.2.4 Implementierung von Backend-Funktionen 98 5 Prototypische Inbetriebnahme 103 6 Zusammenfassung 105 7 Ausblick 107 Literaturverzeichnis XIV Anhang XVII

In this thesis, the implementation of the incremental scheme for open-shell systems with unrestricted Hartree-Fock reference wave functions is described. The implemented scheme is tested within robustness and performance with respect to the accuracy in the energy and the computation times. New approaches are discussed to implement a fully automated incremental scheme in combination with the domain-specific basis set approximation. The alpha Domain Partitioning and Template Equalization are presented to handle unrestricted wave functions for the local correlation treatment. Both orbital schemes are analyzed with a test set of structures and reactions. As a further goal, the DSBSenv orbital basis sets and auxiliary basis sets are optimized to be used as environmental basis in the domain-specific basis set approach. The performance with respect to the accuracy and computation times is analyzed with a test set of structures and reactions. In another project, a scheme for the optimization of auxiliary basis sets for uranium is presented. This scheme was used to optimize the MP2Fit auxiliary basis sets for uranium. These auxiliary basis enable density fitting in quantum chemical methods and the application of the incremental scheme for systems containing uranium. Another project was the systematical analysis of the binding energies of four water dodecamers. The incremental scheme in combination with the CCSD(T) and CCSD(T)(F12*) method were used to calculate benchmark energies for these large clusters.

Documentation is an essential activity in software development, for source code as well as modelling artefacts. Typically, documentation is created and maintained manually which leads to inconsistencies as documented artefacts like source code or models evolve during development. Existing approaches like literate/elucidative programming or literate modelling address these problems by deriving documentation from software development artefacts or vice versa. However, these approaches restrict themselves to a certain kind of artefact and to a certain phase of the software development life-cycle. In this paper, we propose elucidative development as a generalisation of these approaches supporting heterogeneous kinds of artefacts as well as the analysis, design and implementation phases of the software development life-cycle. Elucidative development allows for linking source code and model artefacts into documentation and thus, maintains and updates their presentation semi-automatically. We present DEFT as an integrated development environment for elucidative development. We show, how DEFT can be applied to language specifications like the UML specification and help to avoid inconsistencies caused by maintenance and evolution of such a specification.

No description available.

Die Mensch-Computer-Interaktion wird dank neuer Eingabemöglichkeiten jenseits von Tastatur und Maus reicher, vielseitiger und intuitiver. Durch den Verzicht auf zusätzliche Geräte beim Umgang mit Computern geht seitens der Eingabeverarbeitung jedoch eine erhöhte Komplexität einher: Die Programmierung gestischer Eingabe für Multitouch-Systeme ist in derzeitigen Frameworks abgesehen von den verfügbaren Standard-Gesten mit hohem Aufwand verbunden. Die entwickelte Gestenformalisierung für Multitouch (GeForMT) definiert eine domänenspezifische Sprache zur Beschreibung von Multitouch-Gesten. Statt wie verwandte Formalisierungsansätze detaillierte Filter für die Rohdaten zu definieren, bedient sich GeForMT eines bildhaften Ansatzes, um Gesten zu beschreiben. Die Konzeption von Gesten wird unterstützt, indem beispielsweise in einem frühen Stadium der Entwicklung Konflikte zwischen ähnlichen Gesten aufgedeckt werden. Die formalisierten Gesten lassen sich direkt in den Code einbetten und vereinfachen damit die Programmierung. Das zugrundeliegende Framework sorgt für die Verbindung zu den Algorithmen der Gestenerkennung. Die Übertragung des semiotischen Ansatzes zur Formalisierung auf andere Formen gestischer Eingabe wird abschließend diskutiert.

Die Mensch-Computer-Interaktion wird dank neuer Eingabemöglichkeiten jenseits von Tastatur und Maus reicher, vielseitiger und intuitiver. Durch den Verzicht auf zusätzliche Geräte beim Umgang mit Computern geht seitens der Eingabeverarbeitung jedoch eine erhöhte Komplexität einher: Die Programmierung gestischer Eingabe für Multitouch-Systeme ist in derzeitigen Frameworks abgesehen von den verfügbaren Standard-Gesten mit hohem Aufwand verbunden. Die entwickelte Gestenformalisierung für Multitouch (GeForMT) definiert eine domänenspezifische Sprache zur Beschreibung von Multitouch-Gesten. Statt wie verwandte Formalisierungsansätze detaillierte Filter für die Rohdaten zu definieren, bedient sich GeForMT eines bildhaften Ansatzes, um Gesten zu beschreiben. Die Konzeption von Gesten wird unterstützt, indem beispielsweise in einem frühen Stadium der Entwicklung Konflikte zwischen ähnlichen Gesten aufgedeckt werden. Die formalisierten Gesten lassen sich direkt in den Code einbetten und vereinfachen damit die Programmierung. Das zugrundeliegende Framework sorgt für die Verbindung zu den Algorithmen der Gestenerkennung. Die Übertragung des semiotischen Ansatzes zur Formalisierung auf andere Formen gestischer Eingabe wird abschließend diskutiert.:1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Zielstellung und Abgrenzung 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Interdisziplinäre Grundlagenbetrachtung 2.1 Semiotik 2.1.1 Begriffe und Zeichenklassen 2.1.2 Linguistik 2.1.3 Graphische Semiologie 2.1.4 Formgestaltung und Produktsprache 2.1.5 Interfacegestaltung 2.2 Gestenforschung 2.2.1 Kendons Kontinuum für Gesten 2.2.2 Taxonomien 2.2.3 Einordnung 2.3 Gestische Eingabe in der Mensch-Computer-Interaktion 2.3.1 Historische Entwicklung von Ein- und Ausgabetechnologien 2.3.2 Begreifbare Interaktion 2.3.3 Domänenspezifische Modellierung 2.4 Zusammenfassung 3 Verwandte Formalisierungsansätze 3.1 Räumliche Gesten 3.1.1 XML-Beschreibung mit der Behaviour Markup Language 3.1.2 Detektornetze in multimodalen Umgebungen 3.1.3 Gestenvektoren zur Annotation von Videos 3.1.4 Vergleich 3.2 Gesten im Sketching 3.2.1 Gestenfunktionen für Korrekturzeichen 3.2.2 Sketch Language zur Beschreibung von Skizzen 3.2.3 Domänenspezifische Skizzen mit LADDER 3.2.4 Vergleich 3.3 Flächige Gesten 3.3.1 Regelbasierte Definition mit Midas 3.3.2 Gesture Definition Language als Beschreibungssprache 3.3.3 Reguläre Ausdrücke von Proton 3.3.4 Gesture Interface Specification Language 3.3.5 Logische Formeln mit Framous 3.3.6 Gesture Definition Markup Language 3.3.7 Vergleich 3.4 Zusammenfassung 4 Semiotisches Modell zur Formalisierung 4.1 Phasen gestischer Eingabe 4.2 Syntax gestischer Eingabe 4.3 Semantik gestischer Eingabe 4.4 Pragmatik gestischer Eingabe 4.5 Zusammenfassung 5 Gestenformalisierung für Multitouch 5.1 Ausgangslage für die Konzeption 5.1.1 Ikonographische Einordnung flächiger Gesten 5.1.2 Voruntersuchung zur Programmierung flächiger Gesten 5.1.3 Anforderungskatalog für die Formalisierung 5.2 Semiotische Analyse flächiger Gesten 5.2.1 Syntax flächiger Gesten 5.2.2 Semantik flächiger Gesten 5.2.3 Pragmatik flächiger Gesten 5.3 Präzedenzfälle für die Formalisierung 5.3.1 Geschicklichkeit bei der Multitouch-Interaktion 5.3.2 Präzision bei flächigen Gesten 5.3.3 Kooperation in Multitouch-Anwendungen 5.4 Evaluation und Diskussion 5.4.1 Vergleich der Zeichenanzahl 5.4.2 Evaluation der Beschreibungsfähigkeit 5.4.3 Limitierungen und Erweiterungen 6 Referenzarchitektur 6.1 Analyse existierender Multitouch-Frameworks 6.2 Grundlegende Architekturkomponenten 6.2.1 Parser 6.2.2 Datenmodell 6.2.3 Gestenerkennung und Matching 6.2.4 Programmierschnittstelle 6.3 Referenzimplementierung für JavaScript 6.3.1 Komponenten der Bibliothek 6.3.2 Praktischer Einsatz 6.3.3 Gesteneditor zur bildhaften Programmierung 7 Praxisbeispiele 7.1 Analyse prototypischer Anwendungen 7.1.1 Workshop zur schöpferischen Zerstörung 7.1.2 Workshop zu semantischen Dimensionen 7.1.3 Vergleich 7.2 Abbildung von Maus-Interaktion auf flächige Gesten in DelViz 7.2.1 Datengrundlage und Suchkonzept 7.2.2 Silverlight-Implementierung von GeForMT 7.3 Flächige Gesten im 3D-Framework Bildsprache LiveLab 7.3.1 Komponentenarchitektur 7.3.2 Implementierung von GeForMT mit C++ 7.4 Statistik und Zusammenfassung 8 Weiterentwicklung der Formalisierung 8.1 Räumliche Gesten 8.1.1 Verwandte Arbeiten 8.1.2 Prototypischer Aufbau 8.1.3 Formalisierungsansatz 8.2 Substanzen des Alltags 8.2.1 Verwandte Arbeiten 8.2.2 Experimente mit dem Explore Table 8.2.3 Formalisierungsansatz 8.3 Elastische Oberflächen 8.3.1 Verwandte Arbeiten 8.3.2 Der Prototyp DepthTouch 8.3.3 Formalisierungsansatz 9 Zusammenfassung 9.1 Kapitelzusammenfassungen und Beiträge der Arbeit 9.2 Diskussion und Bewertung 9.3 Ausblick und zukünftige Arbeiten Anhang Vergleichsmaterial Formalisierungsansätze Fragebogen Nachbefragung Ablaufplan studentischer Workshops Grammatikdefinitionen Statistische Auswertung Gestensets Literatur Webreferenzen Eigene Veröffentlichungen Betreute studentische Arbeiten Abbildungsverzeichnis Tabellen Verzeichnis der Code-Beispiele

Documentation is an essential activity in software development, for source code as well as modelling artefacts. Typically, documentation is created and maintained manually which leads to inconsistencies as documented artefacts like source code or models evolve during development. Existing approaches like literate/elucidative programming or literate modelling address these problems by deriving documentation from software development artefacts or vice versa. However, these approaches restrict themselves to a certain kind of artefact and to a certain phase of the software development life-cycle. In this paper, we propose elucidative development as a generalisation of these approaches supporting heterogeneous kinds of artefacts as well as the analysis, design and implementation phases of the software development life-cycle. Elucidative development allows for linking source code and model artefacts into documentation and thus, maintains and updates their presentation semi-automatically. We present DEFT as an integrated development environment for elucidative development. We show, how DEFT can be applied to language specifications like the UML specification and help to avoid inconsistencies caused by maintenance and evolution of such a specification.

In this thesis, the implementation of the incremental scheme for open-shell systems with unrestricted Hartree-Fock reference wave functions is described. The implemented scheme is tested within robustness and performance with respect to the accuracy in the energy and the computation times. New approaches are discussed to implement a fully automated incremental scheme in combination with the domain-specific basis set approximation. The alpha Domain Partitioning and Template Equalization are presented to handle unrestricted wave functions for the local correlation treatment. Both orbital schemes are analyzed with a test set of structures and reactions. As a further goal, the DSBSenv orbital basis sets and auxiliary basis sets are optimized to be used as environmental basis in the domain-specific basis set approach. The performance with respect to the accuracy and computation times is analyzed with a test set of structures and reactions. In another project, a scheme for the optimization of auxiliary basis sets for uranium is presented. This scheme was used to optimize the MP2Fit auxiliary basis sets for uranium. These auxiliary basis enable density fitting in quantum chemical methods and the application of the incremental scheme for systems containing uranium. Another project was the systematical analysis of the binding energies of four water dodecamers. The incremental scheme in combination with the CCSD(T) and CCSD(T)(F12*) method were used to calculate benchmark energies for these large clusters.

Historically, electricity supply was heavily centralized and was provided by conventional thermal power plants such as coal-fired, gas, or nuclear power plants. The share of conventional power generation is being increasingly replaced by power generation from renewable sources. In Europe, the share of electricity generation from fossil fuels fell from 49% in 2011 to 37% in 2020, whereas the share from renewables increased from 22% to 38% during the same timeframe. Renewable generation is expected to rise by 10% annually to almost triple the current renewable capacity by 2030. The accelerating adoption of renewables changes the character of the electricity infrastructure from a centralized energy supply to a highly decentralized one, such that generation is moving closer to the point of demand. This change brings numerous challenges with it. This work focuses on challenges in operational planning of distributed energy resources from the perspective of so-called aggregators that are increasingly participating in energy markets. Aggregators combine different energy resources, i.e., electricity producers and consumers, and operate them as a distributed power plant. However, the planning of the energy resources is still coordinated collectively in a centralized manner by the aggregator. This work aims to develop a framework to schedule energy resources from the perspective of an aggregator to cover a large variety of technical assets and to simultaneously consider market interactions such as bid acceptance and rejection possibilities. The inevitable and accelerating proliferation of renewable energy resources brings with it -- as a consequence of its intermittency -- a growing need in control reserve and storage technologies. Hence, a focus is placed on control reserve, energy storage, and integrated scheduling and bidding, as well as their trade-offs, to answer the following research questions: 1) What is the current state of control reserve formulations and how can they be improved? Specifically regarding reserve under consideration of limitations with respect to the rate of change of power output, maximum power output, and energy capacity. 2) What are the effects of using different control reserve formulations? 3) Which trade-offs exist in the operation of storage plants in a market environment? 4) Is it possible to derive a rigorous, tractable mathematical model to simultaneously determine scheduling and bidding decisions? 5) Which trade-offs exist between scheduling and bidding decisions and what are their effects? 6) To what extent is it possible to solve energy resource scheduling models faster while retaining sufficiently high solution quality? / In der Vergangenheit war die Stromerzeugung stark zentralisiert und wurde durch konventionelle Kraftwerke wie Kohle-, Gas- oder Kernkraftwerke bereitgestellt. Der Anteil der konventionellen Stromerzeugung wird zunehmend durch die Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen ersetzt. In Europa sank der Anteil der Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen von 49% im Jahr 2011 auf 37% im Jahr 2020, während der Anteil der erneuerbaren Energien im gleichen Zeitraum von 22% auf 38% anstieg. Es wird erwartet, dass die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien jährlich um 10 % steigt und sich die derzeitige Kapazität bis 2030 fast verdreifacht. Die zunehmende Einführung erneuerbarer Energien verändert den Charakter der Elektrizitätsinfrastruktur von einer zentralisierten zu einer stark dezentralisierten Energieversorgung, so dass die Erzeugung näher an den Ort des Bedarfs rückt. Dieser Wandel bringt zahlreiche Herausforderungen mit sich. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Herausforderungen bei der Betriebsplanung dezentraler Energieanlagen aus der Perspektive sogenannter Aggregatoren, die zunehmend an den Energiemärkten teilnehmen. Aggregatoren fassen verschiedene Energieanlagen, d.h. Stromerzeuger und -verbraucher, zusammen und betreiben sie als dezentrales Kraftwerk. Die Planung der Energieressourcen wird jedoch weiterhin zentral durch den Aggregator koordiniert. Diese Arbeit zielt darauf ab, ein Framework für die Planung von Energieressourcen aus der Sicht eines Aggregators zu entwickeln, um eine große Vielfalt an technischen Anlagen abzudecken und gleichzeitig Marktinteraktionen wie Gebotsannahme- und Ablehnungsmöglichkeiten zu berücksichtigen. Der unvermeidliche und zunehmende Ausbau von erneuerbaren Energieressourcen bringt -- als Folge ihrer Unstetigkeit -- einen wachsenden Bedarf an Regelleistung- und Speichertechnologien mit sich. Daher liegt der Schwerpunkt auf Regelleistung, Energiespeicherung und integrierter Anlagen- und Gebotsplanung sowie deren Trade-offs, um die folgenden Forschungsfragen zu beantworten: 1) Was ist der aktuelle Stand von Regelleistungsmodellen und wie können diese verbessert werden? Insbesondere im Hinblick auf Regelleistung unter Berücksichtigung von Einschränkungen hinsichtlich der Änderungsrate der Leistungsabgabe, der maximalen Leistungsabgabe und der Energiekapazität. 2) Welche Auswirkungen hat die Verwendung unterschiedlicher Regelleistungsmodelle? 3) Welche Zielkonflikte bestehen beim Betrieb von Speicheranlagen in einem Marktumfeld? 4) Ist es möglich, ein rigoroses, praktikables mathematisches Modell zur gleichzeitigen Bestimmung von Anlagen- und Gebotsplanung aufzustellen? 5) Welche Zielkonflikte bestehen zwischen Anlagen- und Gebotsplanung und welche Auswirkungen haben sie? 6) Inwieweit ist es möglich, Modelle zur Planung von Energieressourcen schneller zu lösen und dabei eine ausreichend hohe Lösungsqualität beizubehalten?