28/11/2017 - Entwicklung eines neuen Computersimulationssystems, das weniger Ressourcen für die Datenverarbeitung benötigt

Menéame

Der Industrieingenieur Aitor Plaza Puertolas hat eine Reihe von Techniken und Algorithmen entwickelt, um den Betrieb mechanischer Systeme wie Fahrzeuge, Züge, Roboter oder Windkraftanlagen zu simulieren, mit dem Vorteil, dass der Computer weniger Zeit und Speicherressourcen benötigt, um die Informationen zu verarbeiten. Diese Forschung, die in seiner Dissertation gelesen in der Universität von Navarra (UPNA) öffnet die Tür für den Einsatz von Computern mit geringerer Rechenleistung.

Die Simulation der Funktion eines Mechanismus erfordert eine Programmiersprache, mit der Sie die dynamischen Gleichungen der Mechanik berechnen. Eine der größten Einschränkungen dieser Programmierung ist die zu lange Ausführungszeit, die der Computer braucht, um diese Gleichungen auch für einfache Probleme zu erzeugen. In der Dissertation, Aitor Plaza hat eine Reihe von Techniken und Algorithmen entwickelt, die mit jeder Formulierung und mit jeder Art von Koordinaten verwendet werden können und deren Ergebnisse sind praktisch gleich denen, die mit den besten Formulierungen erzielt werden.

Neben der Erzielung einer optimalen Qualität im generierten Code ist der Hauptvorteil dieser Techniken, dass die erhaltenen Gleichungen optimiert werden. "Da der Computer optimal ist, braucht er weniger Zeit, um sie zu verdauen, um dann mit ihnen zu arbeiten, und öffnet damit die Tür für den Einsatz von Computern mit geringer Rechenleistung," so Aitor Plaza, dessen Dissertation unter der Leitung des Professors für Maschinenbau, Energie und Javier Ros Ganuza-Materialien die herausragende "Cum laude"-Rate erhielt.

Ein weiterer Beitrag der These war, den Prozess der trigonometrischen Vereinfachung zu beseitigen, um optimale symbolische Gleichungen zu erzeugen. "Die Gleichungen der mechanischen Systeme sind im Allgemeinen vereinfacht," erklärt Aitor Plaza. Diese Vereinfachung trägt dazu bei, dass die Gleichungen kleiner sind, aber ihre Durchführung bringt eine große Zeit der Berechnung mit sich. Die vorgeschlagene Technik erhält direkt vereinfachte Gleichungen, ohne dass diese Vereinfachung ausdrücklich vorgenommen werden muss, wodurch ein optimaler, schnellerer Code mit weniger Speicherressourcen entsteht."

Verschiedene Anwendungen

Während der Dissertation hatte der Ingenieur Gelegenheit, seinen Vorschlag in einem Kooperationsprojekt zwischen der Forschungsgruppe für angewandte Mechanik und Computer-IMAC der UPNA, zu der er gehört, und einem Eisenbahnunternehmen umzusetzen. Ein Teil dieses Projekts war die Entwicklung des Computermodells einer Lokomotive, um in verschiedenen virtuellen Experimenten eingesetzt zu werden. "Da es sich um ein sehr komplexes Modell handelte, brauchte der Computer viel Zeit, um es zu erstellen: etwa zweieinhalb Stunden. Dies war zum Teil darauf zurückzuführen, dass das Modell mit einer kommerziellen Software entwickelt wurde, die allgemein für symbolische Berechnungen gedacht war. Da sie allgemein und nicht auf mechanische Modelle ausgerichtet war, habe sie die Operationen nicht so optimal wie möglich durchgeführt," so die Kommission.

Nach Anwendung der vorgeschlagenen Techniken und Algorithmen in der Forschung, die Erzeugungszeit der Gleichungen wurde auf zehn Minuten reduziert und die Anzahl der mathematischen Operationen erforderlich, um den Computer "verstanden" dieses Modell war 0,3% im Vergleich zu der Anzahl der Operationen, die benötigt würden, wenn es von einer allgemeinen Software generiert würde. Darüber hinaus war es nicht erforderlich, eine kommerzielle Software von allgemeiner Zielsetzung, die beschränkt seine Verwendung auf die Lizenz zahlt.

Diese Technik zur Gewinnung von Gleichungen kann auf sehr unterschiedliche mechanische Systeme angewendet werden. "Wir arbeiten zum Beispiel gerade an dem Modell einer Windkraftanlage. Ebenso haben wir Automodelle, Roboter und Fahrzeugaufhängungen sowie andere Modelle, die wir für unsere Forschungen und sogar für die Lehre einsetzen, entwickelt," so er.

Kurzer Lebenslauf

Aitor Plaza titelte 2009 in Industrieingenieurwesen an der Universität von Navarra, wo er später den Master in Angewandte und Computertechnik absolvierte. In den letzten Jahren hat sie sich der Forschung im Bereich der Dynamik von Mehrkörpersystemen gewidmet, die auf Echtzeit-Anwendungen ausgerichtet sind. Darüber hinaus hat sie an verschiedenen Kooperationsprojekten mit verschiedenen navarrischen und nationalen Unternehmen teilgenommen.

Derzeit arbeitet er als Forscher an einem Projekt im Bereich der Windenergie an der öffentlichen Universität Navarra und ist Professor an der Abteilung für Maschinenbau, Energie und Werkstoffe.

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UPNA

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