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JP6316163B2 - Analysis apparatus and analysis method - Google Patents
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Description

本発明は、解析装置および解析方法に関する。   The present invention relates to an analysis apparatus and an analysis method.

古典力学や量子力学等を基に計算機を用いて物質科学全般の現象を探るための方法として、分子動力学法(Molecular Dynamics Method、以下MD法と称す)や、量子分子動力学法(Quantum Molecular Dynamics Method)や、MD法をマクロスケールの系を扱えるように発展させた繰り込み群分子動力学法(Renormalized Molecular Dynamics、以下RMD法と称す)に基づくシミュレーションが知られている。   Molecular dynamics method (MD method) and quantum molecular dynamics method (Quantum Molecular) are methods for exploring phenomena in general material science using computers based on classical mechanics and quantum mechanics. Dynamics Method) and simulation based on Renormalized Molecular Dynamics (hereinafter referred to as RMD method), which is an MD method developed to handle a macroscale system, are known.

最近、このMD法をマクロスケールの系を扱えるように発展させた繰り込み群分子動力学法(Renormalized Molecular Dynamics、以下RMD法と称す)が提案された(例えば、特許文献1参照)。   Recently, a renormalized molecular dynamics method (hereinafter referred to as RMD method) has been proposed in which the MD method has been developed to handle a macro-scale system (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−199646号公報JP 2007-199646 A

RMD法において機構・弾性解析に制御の連成を考える場合、制御の実時間をシミュレートしようとすると計算時間が長くなる。   In the RMD method, when considering the coupling of the control in the mechanism / elasticity analysis, the calculation time becomes long if the real time of the control is simulated.

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、機構・弾性解析と制御の連成解析の計算時間を低減できる解析技術の提供にある。   The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide an analysis technique capable of reducing the calculation time of the coupled analysis of the mechanism / elasticity analysis and the control.

上記課題を解決するために、本発明のある態様の解析装置は、複数の粒子を含む粒子系について粒子の運動方程式を数値的に演算することによりその粒子系を解析する解析装置であって、粒子系の外部から与えられる速度指令値をα(αは1以上)倍し、α倍された速度指令値に基づく制御力を、所定の粒子に付与する制御力付与部と、粒子間の距離に基づき粒子に働く力を演算する力演算部と、力演算部によって演算された力と、制御力付与部によって粒子に制御力が付与されている場合はその制御力と、に基づいて粒子の位置および速度のうちの少なくともひとつを演算する粒子状態演算部と、を備える。   In order to solve the above problems, an analysis apparatus according to an aspect of the present invention is an analysis apparatus that analyzes a particle system by numerically calculating a motion equation of the particle for a particle system including a plurality of particles, A distance between the control force application unit that multiplies the speed command value given from the outside of the particle system by α (α is 1 or more) and applies a control force based on the speed command value multiplied by α to a predetermined particle. Based on the force calculation unit that calculates the force acting on the particle based on the force, the force calculated by the force calculation unit, and the control force if the control force is applied to the particle by the control force applying unit, A particle state calculation unit that calculates at least one of position and velocity.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システム、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを格納した記録媒体などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。   It should be noted that any combination of the above-described constituent elements, or those obtained by replacing the constituent elements and expressions of the present invention with each other between apparatuses, methods, systems, computer programs, recording media storing computer programs, and the like are also included in the present invention. It is effective as an embodiment of

本発明によれば、機構・弾性解析と制御の連成解析の計算時間を低減できる解析技術を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the analysis technique which can reduce the calculation time of a mechanism / elasticity analysis and control coupled analysis can be provided.

実施の形態に係る解析装置の機能および構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function and structure of the analyzer which concerns on embodiment. 図1の粒子データ保持部の一例を示すデータ構造図である。It is a data structure figure which shows an example of the particle | grain data holding part of FIG. 図1の解析装置における一連の処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a series of processes in the analyzer of FIG. 図4(a)、(b)は本実施の形態に係る手法を使用した計算結果を示すグラフである。4A and 4B are graphs showing calculation results using the method according to the present embodiment.

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。   Hereinafter, the same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated description is appropriately omitted.

実施の形態に解析装置による解析の原理を説明する。
実施の形態に係る解析装置では、例えば射出成形機などの現実の物体に対して、機構・弾性と制御との連成シミュレーションを行う。この連成解析は有限要素法などの従来技術では困難であり、現状実行可能である手法はRMD法である。しかし、RMD法は時間刻みが(最近接粒子間距離)/(音速)のオーダーであるため、制御の実時間をシミュレートしようとすると計算時間が長くなる。そこで本実施の形態では、実際のα倍の速度で物体を運動させる。これにより、実時間よりも早く現象を終わらせて、計算時間を短縮する。
The principle of analysis by the analysis device will be described in the embodiment.
The analysis apparatus according to the embodiment performs a coupled simulation of mechanism / elasticity and control on an actual object such as an injection molding machine. This coupled analysis is difficult with the prior art such as the finite element method, and the currently feasible method is the RMD method. However, in the RMD method, the time increment is on the order of (distance between nearest neighbor particles) / (sound speed), so that it takes a long calculation time to simulate the real time of control. Therefore, in the present embodiment, the object is moved at an actual α times speed. Thereby, the phenomenon is finished earlier than the real time, and the calculation time is shortened.

具体的には、対象の物体を運動させるためにその物体の所定箇所に力を加える場合、その所定箇所に対応する粒子の運動方程式に式(1)で定義される力(以下、この力を「制御力」とも呼ぶ)を導入する。

Figure 0006316163
ここで、mは質量、vは速度、zは位置、tは時間、vは速度指令値、zは位置指令値、K、Kは制御パラメータであり、それぞれ速度と位置のゲインである。
本実施の形態では、この式(1)における速度指令値に実際の速度指令値をα(α>1)倍に変換した値を代入することにより、実際のα倍の速度で物体を運動させる。 Specifically, when a force is applied to a predetermined location of the object in order to move the target object, the force defined by equation (1) (hereinafter referred to as the force) is applied to the equation of motion of the particle corresponding to the predetermined location. Also called “control force”.
Figure 0006316163
Here, m is the mass, v is velocity, z is the position, t is time, v r is the speed command value, z r is the position command value, K d, K p is a control parameter, gain speed and each position It is.
In the present embodiment, by substituting a value obtained by converting the actual speed command value by α (α> 1) times into the speed command value in the equation (1), the object is moved at an actual α-times speed. .

また本実施の形態では、現象が相似となるように制御パラメータも変換する。すなわちシミュレーションの結果得られる各粒子の速度/位置が、実際の速度/位置(すなわちα=1の場合の速度/位置)と相似となるように、制御パラメータも変換する。式(1)を無次元化すると、

Figure 0006316163
となる。
ここで、
Figure 0006316163
Figure 0006316163
である。
速度指令値をα倍したとき、すなわちvをαvに変換したとき、相似な結果を得るには式(2)にαが現われてはならない。これより、変換は以下の通りとなる。
Figure 0006316163
式(3)を満足する場合、計算時間は1/αに短縮され、かつ、各粒子の速度/位置は実際の値と相似になる。 In the present embodiment, the control parameters are also converted so that the phenomenon is similar. That is, the control parameters are also converted so that the speed / position of each particle obtained as a result of the simulation is similar to the actual speed / position (that is, the speed / position when α = 1). When equation (1) is made dimensionless,
Figure 0006316163
It becomes.
here,
Figure 0006316163
Figure 0006316163
It is.
When the speed command value is multiplied by α, that is, when v r is converted to αv r , α must not appear in Equation (2) in order to obtain a similar result. From this, the conversion is as follows.
Figure 0006316163
If equation (3) is satisfied, the calculation time is reduced to 1 / α and the velocity / position of each particle is similar to the actual value.

図1は、実施の形態に係る解析装置100の機能および構成を示すブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのCPU(central processing unit)をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。   FIG. 1 is a block diagram illustrating functions and configurations of an analysis apparatus 100 according to an embodiment. Each block shown here can be realized by hardware such as a computer (CPU) (central processing unit) and other elements and mechanical devices, and software can be realized by a computer program or the like. Here, The functional block realized by those cooperation is drawn. Therefore, it is understood by those skilled in the art who have touched this specification that these functional blocks can be realized in various forms by a combination of hardware and software.

本実施の形態ではRMD法に倣って粒子系を解析する場合について説明するが、DEM(Distinct Element Method)やSPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)やMPS(Moving Particle Semi-implicit)などの粒子法や繰り込みを行わないMD法に倣って粒子系を解析する場合にも、本実施の形態に係る技術的思想を適用できることは本明細書に触れた当業者には明らかである。   In this embodiment, a case where a particle system is analyzed following the RMD method will be described. However, particle methods such as DEM (Distinct Element Method), SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics), and MPS (Moving Particle Semi-implicit) are used. It will be apparent to those skilled in the art who have touched the present specification that the technical idea according to the present embodiment can also be applied when analyzing a particle system in accordance with the MD method that is not performed.

解析装置100は入力装置102および出力装置104と接続される。入力装置102は、解析装置100で実行される処理に関係するユーザの入力を受けるためのキーボード、マウスなどであってもよい。入力装置102は、インターネットなどのネットワークやCD、DVDなどの記録媒体から入力を受けるよう構成されていてもよい。出力装置104は、ディスプレイなどの表示機器やプリンタなどの印刷機器であってもよい。   The analysis device 100 is connected to the input device 102 and the output device 104. The input device 102 may be a keyboard, a mouse, or the like for receiving user input related to processing executed by the analysis device 100. The input device 102 may be configured to receive input from a network such as the Internet or a recording medium such as a CD or a DVD. The output device 104 may be a display device such as a display or a printing device such as a printer.

解析装置100は、粒子系取得部110と、指令値取得部112と、数値演算部120と、表示制御部140と、粒子データ保持部150と、指令値保持部152と、を備える。   The analysis device 100 includes a particle system acquisition unit 110, a command value acquisition unit 112, a numerical value calculation unit 120, a display control unit 140, a particle data holding unit 150, and a command value holding unit 152.

粒子系取得部110は、入力装置102を介してユーザから取得する入力情報に基づき、1、2または3次元の仮想空間内に定義されるN(Nは自然数)個の粒子からなる粒子系のデータを取得する。粒子系は、例えば射出成形機などの現実の物体を模する。粒子系はRMD法を使用して繰り込まれた粒子系である。   The particle system acquisition unit 110 is based on input information acquired from the user via the input device 102, and is a particle system consisting of N (N is a natural number) particles defined in a 1, 2, or 3D virtual space. Get the data. The particle system mimics a real object such as an injection molding machine. The particle system is a particle system that has been brought in using the RMD method.

粒子系取得部110は、入力情報に基づき仮想空間内にN個の粒子を配置し、配置されたそれぞれの粒子に速度を付与する。すなわち、粒子系取得部110は、粒子系に初期位置および初期速度を付与する。粒子系取得部110は、配置された粒子を特定する粒子IDと、その粒子の位置と、その粒子の速度と、を対応付けて粒子データ保持部150に登録する。   The particle system acquisition unit 110 arranges N particles in the virtual space based on the input information, and gives a speed to each of the arranged particles. That is, the particle system acquisition unit 110 gives an initial position and an initial velocity to the particle system. The particle system acquisition unit 110 registers the particle ID that identifies the arranged particle, the position of the particle, and the velocity of the particle in the particle data holding unit 150 in association with each other.

指令値取得部112は、入力装置102を介してユーザから取得する入力情報に基づき、粒子系を制御するための制御指令値を取得する。指令値取得部112は、特に、制御力が加えられる各粒子に対する速度指令値と位置指令値とを取得する。また、指令値取得部112は、何倍の速度で粒子系を運動させるかを示す倍速指令値(すなわち式(1)のαに設定する値)も取得する。指令値取得部112は、取得した制御指令値と倍速指令値とを指令値保持部152に保持する。   The command value acquisition unit 112 acquires a control command value for controlling the particle system based on input information acquired from the user via the input device 102. In particular, the command value acquisition unit 112 acquires a speed command value and a position command value for each particle to which a control force is applied. In addition, the command value acquisition unit 112 also acquires a double speed command value (that is, a value set in α in Expression (1)) indicating how many times the particle system is moved. The command value acquisition unit 112 holds the acquired control command value and double speed command value in the command value holding unit 152.

以下では粒子系の粒子は全て同質または同等なものとして設定され、かつ、ポテンシャルエネルギ関数は2体のポテンシャルであって粒子によらずに同じ形を有するものとして設定される場合について説明する。しかしながら、他の場合にも本実施の形態に係る技術的思想を適用できることは、本明細書に触れた当業者には明らかである。   In the following, a case will be described in which all particles of the particle system are set to be the same or equivalent, and the potential energy function is set to have two potentials and have the same shape regardless of the particles. However, it will be apparent to those skilled in the art who have touched this specification that the technical idea according to the present embodiment can be applied to other cases.

数値演算部120は、粒子データ保持部150によって保持されるデータが表す粒子系の各粒子の運動を支配する支配方程式を数値的に演算する。特に数値演算部120は、離散化された粒子の運動方程式にしたがった繰り返し演算を行う。
数値演算部120は、力演算部122と、制御力付与部132と、粒子状態演算部124と、状態更新部126と、終了条件判定部128と、を含む。
The numerical calculation unit 120 numerically calculates a governing equation that governs the motion of each particle in the particle system represented by the data held by the particle data holding unit 150. In particular, the numerical calculation unit 120 repeatedly performs calculations according to the discretized equation of motion of particles.
The numerical value calculation unit 120 includes a force calculation unit 122, a control force applying unit 132, a particle state calculation unit 124, a state update unit 126, and an end condition determination unit 128.

制御力付与部132は、指令値保持部152によって保持される制御指令値と倍速指令値とを参照し、ユーザによって指定された各粒子に、式(1)で計算される制御力を付与する。すなわち、指定された各粒子について、速度指令値に基づく速度および位置指令値に基づく位置と、粒子データ保持部150に保持されるその粒子の速度および位置とのズレに応じた制御力を付与する。制御力付与部132は、指定された各粒子に付与すべき制御力を粒子データ保持部150に登録する。   The control force applying unit 132 refers to the control command value and the double speed command value held by the command value holding unit 152, and applies the control force calculated by the equation (1) to each particle designated by the user. . That is, for each specified particle, a control force according to a deviation between the speed based on the speed command value and the position based on the position command value and the speed and position of the particle held in the particle data holding unit 150 is applied. . The control force applying unit 132 registers the control force to be applied to each specified particle in the particle data holding unit 150.

力演算部122は粒子データ保持部150によって保持される粒子系のデータを参照し、粒子系の各粒子について、粒子間の距離に基づきその粒子に働く力を演算する。力演算部122は、粒子系のi番目(1≦i≦N)の粒子について、そのi番目の粒子との距離が所定のカットオフ距離よりも小さな粒子(以下、近接粒子と称す)を決定する。   The force calculation unit 122 refers to the particle data held by the particle data holding unit 150, and calculates the force acting on the particles based on the distance between the particles for each particle in the particle system. The force calculation unit 122 determines, for the i-th particle (1 ≦ i ≦ N) in the particle system, a particle whose distance from the i-th particle is smaller than a predetermined cutoff distance (hereinafter referred to as a close particle). To do.

力演算部122は、各近接粒子について、その近接粒子とi番目の粒子との間のポテンシャルエネルギ関数およびその近接粒子とi番目の粒子との距離に基づいて、その近接粒子がi番目の粒子に及ぼす力を演算する。特に力演算部122は、その近接粒子とi番目の粒子との距離の値におけるポテンシャルエネルギ関数のグラジエント(Gradient)の値から力を算出する。力演算部122は、近接粒子がi番目の粒子に及ぼす力を全ての近接粒子について足し合わせることによって、i番目の粒子に働く力を算出する。   For each neighboring particle, the force calculation unit 122 determines that the neighboring particle is the i-th particle based on the potential energy function between the neighboring particle and the i-th particle and the distance between the neighboring particle and the i-th particle. Calculate the force exerted on. In particular, the force calculator 122 calculates the force from the gradient value of the potential energy function at the distance value between the adjacent particle and the i-th particle. The force calculation unit 122 calculates the force acting on the i-th particle by adding the force exerted by the adjacent particle on the i-th particle for all the adjacent particles.

粒子状態演算部124は粒子データ保持部150に保持される粒子系のデータを参照し、粒子系の各粒子について、離散化された粒子の運動方程式に力演算部122によって演算された力と、制御力付与部132によって粒子に制御力が付与されている場合はその制御力と、を適用することによって粒子の位置および速度のうちの少なくともひとつを演算する。本実施の形態では、粒子状態演算部124は粒子の位置および速度の両方を演算する。   The particle state calculation unit 124 refers to the particle system data held in the particle data holding unit 150, and for each particle of the particle system, the force calculated by the force calculation unit 122 to the discrete particle motion equation, When the control force is applied to the particles by the control force applying unit 132, the control force is applied to calculate at least one of the position and velocity of the particles. In the present embodiment, the particle state calculation unit 124 calculates both the position and velocity of the particle.

粒子状態演算部124は、制御力付与部132によって制御力が付与されている粒子については、力演算部122によって演算された力および粒子データ保持部150によって保持される制御力を含む離散化された粒子の運動方程式から粒子の速度を演算する。粒子状態演算部124は、それ以外の粒子については、力演算部122によって演算された力を含む離散化された粒子の運動方程式から粒子の速度を演算する。   The particle state calculation unit 124 is discretized including the force calculated by the force calculation unit 122 and the control force held by the particle data holding unit 150 for the particles to which the control force is given by the control force giving unit 132. The velocity of the particle is calculated from the equation of motion of the particle. For the other particles, the particle state calculation unit 124 calculates the velocity of the particles from the discrete equation of motion of the particles including the force calculated by the force calculation unit 122.

粒子状態演算部124は、i番目の粒子系の各粒子について、蛙跳び法やオイラー法などの所定の数値解析の手法に基づき所定の微小な時間刻みΔtを使用して離散化された粒子の運動方程式に、力演算部122によって演算された力および粒子データ保持部150によって保持される制御力を代入することによって、粒子の速度を演算する。この演算には以前の繰り返し演算のサイクルで演算された粒子の速度が使用される。なお、時間刻みΔtは、倍速指令値に依らずに一定であるものとする。   The particle state calculation unit 124 uses a predetermined minute time step Δt for each particle of the i-th particle system based on a predetermined numerical analysis method such as a jumping method or an Euler method. By substituting the force calculated by the force calculation unit 122 and the control force held by the particle data holding unit 150 into the equation of motion, the velocity of the particles is calculated. For this calculation, the velocity of the particle calculated in the previous cycle of repetition is used. Note that the time increment Δt is constant regardless of the double speed command value.

粒子状態演算部124は、演算された粒子の速度に基づいて粒子の位置を算出する。粒子状態演算部124は、i番目の粒子系の粒子について、所定の数値解析の手法に基づき時間刻みΔtを使用して離散化された粒子の位置と速度の関係式に、演算された粒子の速度を適用することによって、粒子の位置を演算する。この演算には以前の繰り返し演算のサイクルで演算された粒子の位置が使用される。   The particle state calculation unit 124 calculates the position of the particle based on the calculated particle velocity. The particle state calculation unit 124 calculates, for a particle of the i-th particle system, a relational expression between the position and velocity of the particle discretized using the time step Δt based on a predetermined numerical analysis technique. The particle position is calculated by applying the velocity. For this calculation, the position of the particle calculated in the previous cycle of repetition calculation is used.

状態更新部126は、粒子状態演算部124における演算結果に基づき各粒子系の各粒子の状態を更新する。状態更新部126は、粒子データ保持部150に保持される各粒子系の各粒子の位置および速度のそれぞれを、粒子状態演算部124によって演算された位置および速度で更新する。   The state update unit 126 updates the state of each particle in each particle system based on the calculation result in the particle state calculation unit 124. The state update unit 126 updates the position and velocity of each particle of each particle system held in the particle data holding unit 150 with the position and velocity calculated by the particle state calculation unit 124.

終了条件判定部128は、数値演算部120における繰り返し演算を終了すべきか否かを判定する。繰り返し演算を終了すべき終了条件は、例えば繰り返し演算が所定の回数行われたことや、外部から終了の指示を受け付けたことや、粒子系が定常状態に達したことである。終了条件判定部128は、終了条件が満たされる場合、数値演算部120における繰り返し演算を終了させる。終了条件判定部128は、終了条件が満たされない場合、処理を制御力付与部132に戻す。すると制御力付与部132は、状態更新部126によって更新された速度および位置で制御力を計算して付与する。   The end condition determination unit 128 determines whether or not the repetitive calculation in the numerical value calculation unit 120 should be ended. Termination conditions for ending the repetitive calculation are, for example, that the repetitive calculation has been performed a predetermined number of times, that an end instruction has been received from the outside, or that the particle system has reached a steady state. When the end condition is satisfied, the end condition determination unit 128 ends the repetitive calculation in the numerical value calculation unit 120. When the end condition is not satisfied, the end condition determining unit 128 returns the process to the control force applying unit 132. Then, the control force application unit 132 calculates and applies the control force at the speed and position updated by the state update unit 126.

表示制御部140は、粒子データ保持部150に保持されるデータが表す各粒子系の各粒子の位置、速度に基づき、出力装置104に粒子系の時間発展の様子やある時刻における状態を表示させる。この表示は、静止画または動画の形式で行われてもよい。   The display control unit 140 causes the output device 104 to display the state of the particle system over time and the state at a certain time based on the position and velocity of each particle of each particle system represented by the data held in the particle data holding unit 150. . This display may be performed in the form of a still image or a moving image.

図2は、粒子データ保持部150の一例を示すデータ構造図である。粒子データ保持部150は、粒子IDと、粒子の位置と、粒子の速度と、粒子に制御力が付与されている場合はその制御力と、を対応付けて保持する。   FIG. 2 is a data structure diagram illustrating an example of the particle data holding unit 150. The particle data holding unit 150 holds the particle ID, the position of the particle, the velocity of the particle, and the control force when the control force is applied to the particle in association with each other.

上述の実施の形態において、保持部の例は、ハードディスクやメモリである。また、本明細書の記載に基づき、各部を、図示しないCPUや、インストールされたアプリケーションプログラムのモジュールや、システムプログラムのモジュールや、ハードディスクから読み出したデータの内容を一時的に記憶するメモリなどにより実現できることは本明細書に触れた当業者には理解されるところである。   In the above-described embodiment, examples of the holding unit are a hard disk and a memory. Based on the description in this specification, each unit is realized by a CPU (not shown), an installed application program module, a system program module, a memory that temporarily stores the contents of data read from the hard disk, and the like. It is understood by those skilled in the art who have touched this specification that they can do this.

以上の構成による解析装置100の動作を説明する。
図3は、解析装置100における一連の処理の一例を示すフローチャートである。粒子系取得部110は、RMD法に倣って繰り込まれた粒子系を取得する(S202)。指令値取得部112は、粒子系を制御するための制御指令値および倍速指令値を取得する(S204)。制御力付与部132は、所定の粒子に制御指令値と倍速指令値とに基づく制御力を付与する(S206)。力演算部122は、粒子間の距離から粒子に働く力を演算する(S208)。粒子状態演算部124は、粒子の運動方程式から粒子の速度と位置を演算する(S210)。ここで、所定の粒子の運動方程式には、制御力が導入される。状態更新部126は、粒子データ保持部150に保持される粒子の位置、速度を演算された位置、速度で更新する(S212)。終了条件判定部128は、終了条件が満たされるか否かを判定する(S214)。終了条件が満たされない場合(S214のN)、処理はS206に戻される。終了条件が満たされる場合(S214のY)、処理は終了する。
The operation of the analysis apparatus 100 configured as above will be described.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a series of processes in the analysis apparatus 100. The particle system acquisition unit 110 acquires a particle system that has been transferred in accordance with the RMD method (S202). The command value acquisition unit 112 acquires a control command value and a double speed command value for controlling the particle system (S204). The control force applying unit 132 applies a control force based on the control command value and the double speed command value to predetermined particles (S206). The force calculator 122 calculates the force acting on the particles from the distance between the particles (S208). The particle state calculation unit 124 calculates the velocity and position of the particle from the particle motion equation (S210). Here, a control force is introduced into the equation of motion of a predetermined particle. The state updating unit 126 updates the position and speed of the particles held in the particle data holding unit 150 with the calculated position and speed (S212). The end condition determination unit 128 determines whether or not the end condition is satisfied (S214). If the end condition is not satisfied (N in S214), the process returns to S206. If the end condition is satisfied (Y in S214), the process ends.

本実施の形態に係る解析装置100によると、粒子系は、実際の速度(すなわち速度指令値)のα倍の速度で運動する。したがって、シミュレーションにかかる計算時間を実際の1/αに短縮できる。また、現象が相似となるように制御パラメータも変換しているため、各粒子の速度/位置は実際の値と相似になる。   According to analysis apparatus 100 according to the present embodiment, the particle system moves at a speed that is α times the actual speed (that is, the speed command value). Therefore, the calculation time for the simulation can be shortened to the actual 1 / α. In addition, since the control parameters are converted so that the phenomenon is similar, the velocity / position of each particle is similar to the actual value.

本発明者は、本実施の形態に係る解析装置100を使用して検証を行った。具体的には、射出成形機の移動型の所定箇所に速度指令値と位置指令値とに基づく制御力を加え、その動きをシミュレートした。図4(a)、(b)は本実施の形態に係る手法を使用した計算結果を示すグラフである。図4(a)は、速度指令値と、計算結果の速度とを示す。図4(b)は、位置指令値と、計算結果の位置とを示す。図4(a)のグラフ302は速度指令値、グラフ304はα=1のときの計算結果、グラフ306はα=2のときの計算結果、グラフ308はα=5のときの計算結果、グラフ310はα=10のときの計算結果を示す。図4(b)のグラフ312は速度指令値、グラフ314はα=1〜10のときの計算結果を示す。図4(a)、(b)を見ると、α=1の場合すなわち実時間で計算した場合と、α=2、5、10の場合すなわち実時間よりも早く現象を終わらせた場合とで相似な結果が得られている。   The inventor performed verification using the analysis apparatus 100 according to the present embodiment. Specifically, a control force based on the speed command value and the position command value was applied to a predetermined position of the movable type of the injection molding machine, and the movement was simulated. 4A and 4B are graphs showing calculation results using the method according to the present embodiment. FIG. 4A shows the speed command value and the calculated speed. FIG. 4B shows the position command value and the position of the calculation result. 4A is a speed command value, graph 304 is a calculation result when α = 1, graph 306 is a calculation result when α = 2, graph 308 is a calculation result when α = 5, graph Reference numeral 310 denotes a calculation result when α = 10. The graph 312 in FIG. 4B shows the speed command value, and the graph 314 shows the calculation result when α = 1 to 10. 4A and 4B, when α = 1, that is, when calculated in real time, when α = 2, 5, and 10, that is, when the phenomenon is finished earlier than real time. Similar results are obtained.

以上、実施の形態に係る解析装置100の構成と動作について説明した。この実施の形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The configuration and operation of the analysis apparatus 100 according to the embodiment has been described above. This embodiment is an exemplification, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each component and combination of processes, and such modifications are within the scope of the present invention.

実施の形態では、数値演算部120において粒子の位置と速度の両方を演算する場合について説明したが、これに限られない。例えば、数値解析の手法にはVerlet法のように、粒子の位置を演算する際に粒子に働く力から粒子の位置を直接演算し、粒子の速度は陽に計算しなくてもよい手法もあり、本実施の形態に係る技術的思想をそのような手法に適用してもよい。   In the embodiment, the case where both the position and the speed of the particle are calculated in the numerical value calculation unit 120 has been described. For example, there is a numerical analysis method such as the Verlet method in which the particle position is directly calculated from the force acting on the particle when calculating the particle position, and the velocity of the particle does not have to be calculated explicitly. The technical idea according to the present embodiment may be applied to such a method.

100 解析装置、 102 入力装置、 104 出力装置、 110 粒子系取得部、 120 数値演算部、 122 力演算部、 124 粒子状態演算部、 126 状態更新部、 128 終了条件判定部、 132 制御力付与部、 140 表示制御部、 150 粒子データ保持部、 152 指令値保持部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Analysis apparatus, 102 Input apparatus, 104 Output apparatus, 110 Particle system acquisition part, 120 Numerical calculation part, 122 Force calculation part, 124 Particle state calculation part, 126 State update part, 128 End condition determination part, 132 Control power provision part 140 display control unit, 150 particle data holding unit, 152 command value holding unit.

Claims (3)

複数の粒子を含む粒子系について粒子の運動方程式を数値的に演算することによりその粒子系を解析する解析装置であって、
前記粒子系の外部から与えられる速度指令値をα(α>1)倍し、α倍された速度指令値に基づく制御力を、所定の粒子に付与する制御力付与部と、
粒子間の距離に基づき粒子に働く力を演算する力演算部と、
前記力演算部によって演算された力と、制御力付与部によって粒子に制御力が付与されている場合はその制御力と、に基づいて粒子の位置および速度のうちの少なくともひとつを演算する粒子状態演算部と、を備え、
速度指令値をα倍したときの粒子系の現象とそうでないときの粒子系の現象とが相似となるように、制御力を導出するための制御パラメータが変換されていることを特徴とする解析装置。
An analysis device for analyzing a particle system by numerically calculating a motion equation of a particle system including a plurality of particles,
A control force applying unit for multiplying a speed command value given from the outside of the particle system by α (α> 1) and applying a control force based on the speed command value multiplied by α to a predetermined particle;
A force calculator that calculates the force acting on the particles based on the distance between the particles;
Particle state for calculating at least one of the position and velocity of the particles based on the force calculated by the force calculation unit and the control force when the control force is applied to the particles by the control force applying unit An arithmetic unit,
Analysis characterized in that control parameters for deriving control force are converted so that the particle system phenomenon when the speed command value is multiplied by α and the particle system phenomenon when it is not so are similar apparatus.
αに設定するべき値を取得する取得部を備え、
前記制御力付与部は、前記取得部が取得した値をαとして設定し、速度指令値をα倍することを特徴とする請求項に記載の解析装置。
an acquisition unit for acquiring a value to be set to α,
The analysis apparatus according to claim 1 , wherein the control force applying unit sets the value acquired by the acquiring unit as α and multiplies the speed command value by α.
複数の粒子を含む粒子系について粒子の運動方程式を数値的に演算することによりその粒子系を解析する解析方法であって、
前記粒子系の外部から与えられる速度指令値をα(α>1)倍し、α倍された速度指令値に基づく制御力を、所定の粒子に付与するステップと、
粒子間の距離に基づき粒子に働く力を演算するステップと、
演算された力と、粒子に制御力が付与されている場合はその制御力と、に基づいて粒子の位置および速度のうちの少なくともひとつを演算するステップと、を含み、
速度指令値をα倍したときの粒子系の現象とそうでないときの粒子系の現象とが相似となるように、制御力を導出するための制御パラメータが変換されていることを特徴とする解析方法。
An analysis method for analyzing a particle system by numerically calculating the equation of motion of a particle system including a plurality of particles,
Multiplying a speed command value given from the outside of the particle system by α (α> 1), and applying a control force based on the speed command value multiplied by α to a predetermined particle;
Calculating the force acting on the particles based on the distance between the particles;
And the calculated force, seen including its control force if the control force is applied to the particles, a step of computing at least one of the position and velocity of the particles based on the,
Analysis characterized in that control parameters for deriving control force are converted so that the particle system phenomenon when the speed command value is multiplied by α and the particle system phenomenon when it is not so are similar Method.
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