Herr Dr.-Ing.

Michael Böhm

Gruppenleiter Bausystemtechnik
Institut für Systemdynamik

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Aktuell bin ich im Rahmen des DFG-geförderten Sonderforschungsbereiches SFB1244 "Adaptive Hüllen und Strukturen für die gebaute Umwelt von morgen" tätig. Dieser SFB verfolgt das Ziel, durch die Aktivierung von Gebäudestrukturen deren Lastabtragsverhalten zu manipulieren. Damit können die auf die Struktur einwirkenden Lasten besser verteilt werden. Dynamisch kann aktiv Energie dissipiert werden, und somit das Gebäude steifer geregelt werden. Dies erlaubt die Einsparung eines großen Teils der heutzutage für konventionelle Gebäude benötigten Massen, auch graue Energie genannt. Hierbei handelt es hauptsächlich um Stahl und Beton, beides Materialien, deren Herstellung extrem energieintensiv ist.

Das ISYS ist innerhalb des SFB1244 in 6 Teilprojekten vertreten. Neben meiner Tätigkeit als Gruppenleiter des Bereichs Bausystemtechnik, bearbeite ich auch das Teilprojekt A06, in dem die folgenden Fragestellungen untersucht werden:

  • Wie lassen sich adaptive Elemente bautechnisch in Tragsysteme integrieren?
  • Wie können passive Tragsysteme wie Hochhausstrukturen zu aktiv beeinflussbaren Tragwerken weiterentwickelt werden?
  • Auf welche Weise können die ausgelegten Aktoren in den Bauteilen konstruktiv integriert werden, um aktive Elemente zu schaffen?
  • Welche Gütemaße eignen sich für die Wahl und die Platzierung der einzusetzenden Sensoren bzw. Aktoren?

Neben der Arbeit im Sonderforschungsbereich halte ich im Sommersemester die Vorlesung "Modellbildung und Identifikation dynamischer Systeme" (MIS, 4 SWS).

 

Während meiner Promotion im Zeitraum von 08/2011 bis 10/2017 habe ich mich mit der Vibrationsanalyse und -kompensation im optischen Pfad des Large Binocular Telescope (LBT) beschäftigt. Dieses Projekt führte ich dabei in enger Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg durch. Der Fokus meiner Arbeit waren dabei:

  • Mathematische Modellierung des Teleskops und simulative Untersuchung der optischen Performance abhängig von den Teleskopvibrationen
  • Identifikation bzw. Validierung und Anpassung des entwickelten Teleskopmodells
  • Entwurf eines Beobachters für die Teleskopvibrationen und zur Berechnung der Spiegelvibrationen
  • Implementierung der Algorithmen als Zusatzsystem am LBT
  • Reglerentwurf für das opto-mechanische Korrekturelement

Mit den entwickelten und implementierten Methoden konnte die optische Performance deutlich gesteigert und die Beobachtung robuster gemacht werden.

Daneben beschäftigte ich mich mit der Regelung von verformbaren Spiegeln bzw. adaptiver Optik. Dabei lag der Schwerpunkt auf:

  • Modellierung der Dynamik der Spiegelmembran, insbesondere Ergänzung bestehender Modelle um die hinter der Membran auftretende Druckdynamik, durch welche die modalen Anteile verkoppelt sind
  • Optimale Platzierung von Aktoren und Sensoren
  • Entwurf einer die modalen Anteile entkoppelnden Rückführung zur E/A-Linearisierung, sowie weiterer Beobachter- und Rückführkonzepte zur Regelung der Oberflächenverformung des Spiegels
Beiträge in Zeitschriften
  • J. Wagner, J. Gade, F. Geiger, M. Heidingsfeld, M. Böhm, M. von Scheven, M. Bischoff & O. Sawodny, “On steady-state disturbance compensability for actuator placement in adaptive structures”, at - Automatisierungstechnik, 2018, doi:10.1515/auto-2017-0099
  • S. Weidner, C. Kelleter, P. Sternberg, W. Haase, F. Geiger, T. Burghardt, C. Honold, J. Wagner, M. Böhm, M. Bischoff, O. Sawodny & H. Binz, “The implementation of adaptive elements into an experimental high-rise building”, Steel Construction, 11, pp. 109-117, 2018, doi:10.1002/stco.201810019
  • M. Böhm, M. Glück, A. Keck, J.-U. Pott & O. Sawodny, “Improving the performance of interferometric imaging through the use of disturbance feedforward”, J. Opt. Soc. Am. A, 34, pp. A10-A21, 2017, doi:10.1364/JOSAA.34.000A10
  • M. Böhm, J.-U. Pott, M. Kürster, O. Sawodny, D. Defrère & P. Hinz, “Delay Compensation for Real Time Disturbance Estimation at Extremely Large Telescopes”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2016, doi:10.1109/TCST.2016.2601627
  • M. Böhm, M. Krstic, S. Küchler & O. Sawodny, “Modelling and Boundary Control of a Hanging Rope Immersed in Water”, ASME Journal on Dynamic Systems, Measurement and Control (JDSMC), 136, pp. 1-15, 2014, doi:10.1115/1.4024604
  • M. Böhm, J.-U. Pott & O. Sawodny, “Real Time Vibration Compensation for Large Telescopes”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 442, pp. 2446-2455, 2014, doi:10.1093/mnras/stu1012
  • A. Keck, M. Böhm, K. Knierim, O. Sawodny, M. Gronle, W. Lyda & W. Osten, “Multisensorisches Messsystem zur dreidimensionalen Inspektion technischer Oberflächen”, tm - Technisches Messen, 81, pp. 280-288, 2014, doi:10.1515/teme-2014-0402
Konferenzbeiträge
  • M. Böhm, J. Wagner, S. Steffen, W. Sobek & O. Sawodny, “Homogenizability of Element Utilization in Adaptive Structures”, IEEE International Conference on Automation Science and Engineering (CASE), 2019
  • J. Wagner, M. Böhm & O. Sawodny, “Nonlinear Modeling and Control of Tension-only Elements in Adaptive Structures”, SMART, Paris, 2019
  • J. Wagner, K. Schmidt, M. Böhm & O. Sawodny, “Optimal Actuator Placement and Static Load Compensation for Euler-Bernoulli Beams with Spatially Distributed Inputs”, Mechatronics, Wien, 2019
  • A. Warsewa, M. Böhm, P. Rapp, O. Sawodny & C. Tarín, “Decentralized and Distributed Observer Design for Large-Scale Structures using Dynamic Condensation”, IEEE International Conference on Automation Science and Engineering (CASE), 2019
  • M. Böhm, M. Glück, J.-U. Pott, K. Schmidt & O. Sawodny, “Advanced control algorithms and control structures for adaptive optics systems”, Adaptive Optics: Analysis, Methods & Systems, Orlando, USA, 2018
  • J. Wagner, M. Böhm & O. Sawodny, “Model-Based Control of Integrated Fluidic Actuators for Adaptive Structures”, WCCM, New York, 2018
  • M. Heidingsfeld, P. Rapp, M. Böhm & O. Sawodny, “Gramian-based Actuator Placement with Spillover Reduction for Active Damping of Adaptive Structures”, IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, Munich, Germany, 2017, pp. 904-909, doi:10.1109/AIM.2017.8014133
  • P. Rapp, M. Heidingsfeld, M. Böhm, O. Sawodny & C. Tarín, “Multimodal Sensor Fusion of Inertial, Strain, and Distance Data for State Estimation of Adaptive Structures using Particle Filtering”, IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, Munich, Germany, 2017, pp. 921-928, doi:10.1109/AIM.2017.8014136
  • J. Wagner, M. Heidingsfeld, M. Böhm & O. Sawodny, “Gramian-Based Actuator Placement for Static Load Compensation in Adaptive Structures”, GACM Colloquium on Computational Mechanics, 2017, doi:10.18419/opus-9334
  • M. Böhm, J.-U. Pott, J. Borelli, P. Hinz, D. Defrère, E. Downey, J. Hill, K. Summers, A. Conrad, M. Kürster, T. Herbst & O. Sawodny, “OVMS-plus at the LBT. Disturbance compensation simplified.”, SPIE Conference on Astronomical Telescopes and Instrumentation, Edinburgh, UK, 2016, pp. 99062R, doi:10.1117/12.2231268
  • D. Defrère, P. Hinz, E. Downey, M. Böhm, W. Danchi, O. Durney, S. Ertel, J. Hill, W. Hoffmann, B. Mennesson, R. Millan-Gabet, M. Montoya, J.-U. Pott, A. Skemer, E. Spalding, J. Stone & A. Vaz, “Simultaneous Water Vapor and Dry Air Optical Path Length Measurements and Compensation with the Large Binocular Telescope Interferometer”, SPIE Conference on Astronomical Telescopes and Instrumentation, Edinburgh, UK, 2016, pp. 99071G, doi:10.1117/12.2233884
  • M. Böhm & O. Sawodny, “Optimal sensor placement for modal based estimation of deformable mirror shape”, IEEE Conference on Control Applications (CCA), Sydney, Australia, 2015, pp. 418-423, doi:10.1109/CCA.2015.7320665
  • M. Böhm, J.-U. Pott, O. Sawodny, T. Herbst & M. Kürster, “Real Time Estimation of Differential Piston at the LBT”, SPIE Conference on Astronomical Telescopes and Instrumentation, Montreal, Canada, 2014, doi:10.1117/12.2055833
  • M. Böhm, J. Pott, M. Kürster & O. Sawodny, “Modeling and Identification of the Optical Path at ELTs – a Case Study at the LBT”, IFAC Symposium on Mechatronic Systems, Hangzhou, China, 2013, pp. 249-255, doi:10.3182/20130410-3-CN-2034.00014
  • J.-U. Pott, M. Kürster, J. Trowitzsch, J. Borelli, R.-R. Rohloff, T. Herbst, M. Böhm, A. Keck, T. Ruppel & O. Sawodny, “New developments at MPIA in Heidelberg to make AO more sensitive and precise”, Adaptive Optics for Extremely Large Telescopes Conference (AO4ELT), Florence, Italy, 2013
  • M. Böhm, T. Ruppel, J.-U. Pott, O. Sawodny, T. Herbst & M. Kürster, “Modelling the optical pathway of the Large Binocular Telescope”, SPIE Conference on Astronomical Telescopes and Instrumentation, Amsterdam, Netherlands, 2012, doi:10.1117/12.926293
  • J.-U. Pott, M. Kürster, J. Trowitzsch, J. Borelli, R.-R. Rohloff, T. Herbst, M. Böhm, A. Keck, T. Ruppel & O. Sawodny, “Intelligent vibration control of ELTs and large AO hardware”, SPIE Conference on Astronomical Telescopes and Instrumentation, Amsterdam, Netherlands, 2012, doi:10.1117/12.927028
Sonstige Veröffentlichungen
  • M. Böhm, “Strategies for Disturbance Compensation at Large Telescopes”, 2017
  • M. Böhm, J.-U. Pott & O. Sawodny, “Störgrößenkompensation im optischen Pfad von Riesenteleskopen mittels aktiver Optik”, 2013
  • WS 2011/12 und WS 2012/13: Betreuung der Vorlesung "Modellierung und Identifikation dynamischer Systeme (MIS)"
  • SS 2012 - SS 2016: Betreuung Proseminar Technische Kybernetik "Regelungstechnik in der astronomischen adaptiven Optik"
  • seit SS 2012: Betreuung der Vorlesung "Dynamik verteiltparametrischer Systeme (DVPS)"
  • seit WS 2016/17: Betreuung Projektierungspraktikum "Inverses Elastisches Pendel"
  • seit SS 2018: Dozent der Vorlesung "Modellierung und Identifikation dynamischer Systeme (MIS)"
 
Oktober 2017 Promotion zum Dr.-Ing., Dissertationsthema: " Strategies for Disturbance Compensation at Large Telescopes"
Seit März 2017 Gruppenleiter Bausystemtechnik und institutsinterne Koordination der Forschung des ISYS im Rahmen des Sonderforschungsbereiches SFB1244
Seit Aug. 2011                                     Doktorand/wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Systemdynamik, Universität Stuttgart.
Aufgabenbereiche: Regelungstechnik in optischen Systemen, verteiltparametrische Systeme, Schwingungs- und Störgrößenkompensation
Mai 2011 - Juli 2011 Praktikum in der Abteilung Forschung und Entwicklung der Festo AG & Co. KG in Esslingen-Berkheim.
Sep. 2010 - Apr. 2011 Anfertigung der Diplomarbeit bei Prof. M. Krstic am Cymer Center for Control Systems and Dynamics, University of California, San Diego;
unterstützt durch ein Stipendium des DAAD (Deutscher Akademischer Austauschdienst)
Thema: On boundary control of coupled wave equations
Okt. 2006 - Juli 2011 Student der Technischen Kybernetik an der Universität Stuttgart.
Titel: Dipl.-Ing.
Apr. 2006 - Juli 2006 Praktikum am Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle (Saale)
Juli 2005 - März 2006 Wehrdienst beim Einsatzführungskommando der Bundeswehr in Geltow
Aug. 1996 - Juni 2005 Landesgymnasium "Latina AHF" in Halle (Saale)
 
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