KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.8
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pp.4120-4132
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2017
In this research, we implement a deformable object simulation system using OpenGL's shader language, GLSL4.3. Deformable object simulation is implemented by using volumetric mass-spring system suitable for real-time simulation among the methods of deformable object simulation. The compute shader in GLSL 4.3 which helps to access the GPU resources, is used to parallelize the operations of existing deformable object simulation systems. The proposed system is implemented using a compute shader for parallel processing and it includes a bounding box-based collision detection solution. In general, the collision detection is one of severe computing bottlenecks in simulation of multiple deformable objects. In order to validate an efficiency of the system, we performed the experiments using the 3D volumetric objects. We compared the performance of multiple deformable object simulations between CPU and GPU to analyze the effectiveness of parallel processing using GLSL. Moreover, we measured the computation time of bounding box-based collision detection to show that collision detection can be processed in real-time. The experiments using 3D volumetric models with 10K faces showed the GPU-based parallel simulation improves performance by 98% over the CPU-based simulation, and the overall steps including collision detection and rendering could be processed in real-time frame rate of 218.11 FPS.
To develop highly dependable CPS, M&S(modeling and simulation) is very important. It is not easy to model any CPS whole system in a single simulation tool because each simulation tool is optimized for modeling each different part of the CPS. The FMI is the standard for M&S between different simulation tools. The DDS is a communication middleware suitable for large-scale real-time data transmission. In this paper, we proposed FMI based CPS real-time distributed simulaton framework using DDS. To evaluate the performance of the proposed framework, we performed distributed simulation using IEEE HLA/RTI and OMG DDS middleware and measured and compared the execution time of the entire simulation. From the simulation results, we can confirm that the simulation execution time using DDS is at least 1.14 times faster compared to execution time using HLA/RTI.
This paper proposes a parallel simulation algorithm for bounded Petri nets in a single processor, which exploits the SIMD(Single Instruction Multiple Data)-type parallelism. The proposed algorithm is based on a data packing scheme which packs multiple bytes data in a single register, thereby being manipulated simultaneously. The parallelism can reduce simulation time of bounded Petri nets in a single processor environment. The effectiveness of the algorithm is demonstrated by presenting speed-up of simulation time for two bounded Petri nets.
Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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2001.05a
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pp.169-169
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2001
With the aid of fast computing power, resampling techniques are being introduced for simulation output analysis (SOA). Autocorrelation among the output from discrete-event simulation prohibit the direct application of resampling schemes (Threshold bootstrap, Binary bootstrap, Stationary bootstrap, etc) extend its usage to time-series data such as simulation output. We present a new method for inference from a regenerative process, regenerative bootstrap, that equals or exceeds the performance of classical regenerative method and approximation regeneration techniques. Regenerative bootstrap saves computation time and overcomes the problem of scarce regeneration cycles. Computational results are provided using M/M/1 model.
In this paper, a criteria for selecting an appropriate load redistribution algorithm is devised so that a fault-tolerance distributed system can operte at its optimal efficience. To present the guideline for selecting redistributing algorithms, simulation models of fault-tolerant system including redistribution algorithms are developed using SLAM II. The job arrival rate, service rate, failure and repair rate of nodes, and communication delay time due to load migration are used as parameters of simulation. The result of simulation shows that the job arrival rate and the failure rate of nodes are not deciding factors in affecting the relative efficiency of algorithms. Algorithm B shows relatively a consistent performance under various environments, although its performance is between those of other algorithms. If the communication delay time is longer than average job processing time, the performance of algorithm B is better than others. If the repair rate is relatively small or communication delay time is longer than service time, algorithm A leads to good performance. But in opposite environments, algorithm C is superior to other algorithms.
In this study, a real-time simulation method for the phenomena, which are too complex to be simulated during real-time computer games, was proposed based on the neural network. The procedure of proposed method is to 1) obtain correlation data between input parameters and output parameters by mathematical modeling, code analyses, and so on, 2) train the neural network with the correlation data, 3) and insert the trained neural network in a game program as a simulation module. For the case that the number of the input and output parameters is too high to be analyzed, a method was proposed to omit parameters of little importance. The method was successfully applied to severe accidents of nuclear power plants, reflecting that the method was very effective in real time simulation of complex phenomena.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.4
no.3
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pp.211-227
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2012
To implement a combined discrete event and discrete time simulation such as submarine diving simulation in a distributed environment, e.g., in the High Level Architecture (HLA)/Run-Time Infrastructure (RTI), a HLA interface, which can easily connect combined models with the HLA/RTI, was developed in this study. To verify the function and performance of the HLA interface, it was applied to the submarine dive scenario in a distributed environment, and the distributed simulation shows the same results as the stand-alone simulation. Finally, by adding a visualization model to the simulation and by editing this model, we can confirm that the HLA interface can provide user-friendly functions such as adding new model and editing a model.
Polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell is one of the popular renewable energy sources and widely used in commercial medium power areas from portable electronic devices to electric vehicles. In addition, the increased integration of the PEM fuel cell with power electronics, dynamic loads, and control systems requires accurate electrical models and simulation methods to emulate their electrical behaviors. Advancement in parallel computation techniques, various real-time simulation tools, and smart power hardware have allowed the prototyping of novel apparatus to be investigated in a virtual system under a wide range of realistic conditions repeatedly, safely, and economically. This paper builds up advancements of optimized model constructions for a fuel cell stack system on a real-time simulator in the view points of improving dynamic model accuracy and boosting computation speed. In addition, several considerations for a power hardware-in-the-loop (PHIL) simulation are provided to electrically emulate the PEM fuel cell stack system with power facilities. The effectiveness of the proposed PHIL simulation method developed on Opal RT's RT-Lab Matlab/Simulink based real-time engineering simulator and a programmable power supply is verified using experimental results of the proposed PHIL simulation system with a Ballard Nexa fuel cell stack.
In this paper, we present a real-time physical simulation model of water surfaces with a novel method to represent the water mass flow in full three dimensions. In a physical simulation model, the state of the water surfaces is represented by a set of physical values, including height, velocity, and the gradient. The evolution of the velocity field in previous works is handled by a velocity solver based on the Navier-Stokes equations, which occurs as a result of the unevenness of the velocity propagation. In this paper, we integrate the principle of the mass conservation in a fluid of equilateral density to upgrade the height field from the unevenness, which in mathematical terms can be represented by the divergence operator. Thus the model generates waves induced by horizontal velocity, offering a simulation that puts forces added in all direction into account when calculating the values for height and velocity for the next frame. Other effects such as reflection off the boundaries, and interactions with floating objects are involved in our method. The implementation of our method demonstrates to run with fast speed scalable to real-time rates even for large simulation domains. Therefore, our model is appropriate for a real-time and large scale water surface simulation into which the animator wishes to visualize the global fluid flow as a main emphasis.
In this study we have investigated the determination of proper time step in molecular dynamics simulation.Since the molecular dynamics is mathematically related to nonlinear dynamics, the analysis of eigenvalues isused to explain the relationship between the time step and dynamics. The tracings of H2 and CO2 molecular dynamics simulation agrees very well with the analytical solutions. For H2, the time step less than 1.823 fs pro-vides stable dynamics. ForCO2, 3.808 fs might be the maximum time step for proper molecular dynamics. Al-though this results were derived for most simple cases of hydrogen and carbon dioxide, we could quantitatively explain why improperly large time step destroyed the molecular dynamics. From this study we could set the guide line of the proper time step for stable dynamics simulation in molecular modeling software.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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