Modular and Parallelizable Multibody Physics Simulation via Subsystem-Based ADMM

要約

この論文では、サブシステムベースの構造と交互方向乗数法 (ADMM) を利用する新しい多体物理シミュレーション フレームワークを紹介します。
複雑で自由度の高いシステムをシミュレートする際の主な課題は、結合された多数の制約と大規模な行列です。
この課題に対処するために、最初にマルチボディをいくつかのサブシステムに分割し、相互接続の構造に基づいてダイナミクス方程式をサブシステムの観点に再定式化します。
次に、新しいサブシステムベースの変数分割スキームで ADMM を使用して方程式を解きます。これにより、並列化可能なモジュラー アーキテクチャが可能になります。
結果として得られるアルゴリズムは、ソリューションの一貫性を維持しながら、高速でスケーラブルで用途が広く、適切に収束します。
いくつかの例示的な例が実装されており、他の最先端のアルゴリズムよりも優れていることを示すパフォーマンス評価結果が示されています。

要約(オリジナル)

In this paper, we present a new multibody physics simulation framework that utilizes the subsystem-based structure and the Alternating Direction Method of Multiplier (ADMM). The major challenge in simulating complex high degree of freedom systems is a large number of coupled constraints and large-sized matrices. To address this challenge, we first split the multibody into several subsystems and reformulate the dynamics equation into a subsystem perspective based on the structure of their interconnection. Then we utilize ADMM with our novel subsystem-based variable splitting scheme to solve the equation, which allows parallelizable and modular architecture. The resulting algorithm is fast, scalable, versatile, and converges well while maintaining solution consistency. Several illustrative examples are implemented with performance evaluation results showing advantages over other state-of-the-art algorithms.

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