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.


翻译:在本文中,我们提出了一个新的多体物理模拟框架,利用以子系统为基础的结构和倍增效应的交替方向法(ADMM)。模拟复杂的高度自由系统的主要挑战是大量同时的制约和大型矩阵。为了应对这一挑战,我们首先将多体分成几个子系统,并根据它们相互连接的结构将动态方程式重新配置为子系统视角。然后,我们利用基于子系统的新颖的可变分解计划来解决方程式,从而允许平行和模块化结构。由此产生的算法是快速、可扩展、多功能的,在保持解决方案一致性的同时可以很好地聚合。我们实施了几个实例,其绩效评估结果显示了相对于其他最先进的算法的优势。</s>

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