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機器保修の訓練環境のためのPCクラスタを用いた剛体シミュレーションの並列化

设备维护训练环境中PC机集群刚体仿真并行化

基本信息

批准号：
14780212
负责人：
石井裕剛
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780212/
关键词：
PCクラスタ剛体シミュレーション並列処理仮想空間

项目摘要

本研究では、まず、機器保修の訓練環境を実現する際に必要なPhysically-baseの手法に基づく剛体挙動シミュレーションを単体の計算機上へ実装した。その後、剛体挙動シミュレーションの処理の一部を、PCクラスタ上で分散して処理する手法を開発し、現時点で容易に入手可能な計算機環境を用いたリアルタイムシミュレーションの実現の可能性を検討した。その後、PCクラスタ上への分散アルゴリズムの改良、予測処理機能の開発を行い、PC単体を用いてシミュレーションを行う場合に比べて、2台の場合は約65%、4台の場合は約140%の高速化が可能であることを示した。具体的には、剛体挙動シミュレーションの処理の内、どの処理にどの程度の計算量が生じるのかを調べるため、単体の計算機上で剛体挙動シミュレーションを実行できる環境を開発し、剛体挙動シミュレーションの各処理の負荷を計測する実験を行った。実験の結果、ポリゴンレベルでの厳密な衝突判定と衝突時の接点間に働く力の算出の負荷が高いことを確認した。次に、剛体挙動シミュレーションの処理を効率的に切り分ける方法や切り分けた処理を計算機に動的に割り当てる方法、計算機間の通信プロトコル等を開発した。そして、PCクラスタ環境上に剛体挙動シミュレーションを実行するシステムを開発した。その後、同一の仮想空間の剛体挙動シミュレーションのシミュレーション速度を各環境で比較し、剛体挙動のリアルタイムシミュレーションの実現可能性を検討した。その結果、一般に容易に入手可能なハードウエアを用いて高速化が可能であること、複雑大規模な仮想空間ほど分散・並列化に適していることを確認した。さらに、タスクの負荷の大きさが不均等な場合でも効率的に負荷分散が行えるアルゴリズム及び、計算負荷が小さい時に将来実行する必要があるタスクを予測して実行する予測処理機能の開発を行い、同じハードウエアでもより効率的に並列化を行える手法を実現した。

This study aims to provide a physically based approach to the implementation of the training environment for machine maintenance and maintenance. A part of the process of rigid body movement is discussed, and the method of decentralized processing is developed at the present time, and the possibility of realizing the process in the computer environment is discussed. In the future, the improvement of the dispersion of the PC server, the development of the prediction processing function, the speed of the PC single server, the speed of the PC single server. Specifically, the calculation amount of the processing level of the rigid body motion system is adjusted to the operating environment of the rigid body motion system on the computer, and the load calculation of the processing level of the rigid body motion system is performed. The result of the test is that the contact force between the contact points is calculated and the load between the contact points is confirmed. Second, the rigid body movement of the processing efficiency of the method, the computer movement of the method, the communication between the computer, etc. In the case of PC, the rigid body movement is carried out. After that, the rigid body motion of the same ideal space is compared with the velocity of the ideal space, and the possibility of the rigid body motion is discussed. As a result, it is generally easy to start, and it is possible to increase the speed of the application. When the load is large and uneven, the load distribution of the efficiency ratio is carried out. When the load is small, the prediction processing function is carried out. When the load is small, the parallel operation of the efficiency ratio is carried out.