Sistema mekanikoak ordenagailuz simulatzeko denbora eta memoria gutxiago

Mekanismo baten funtzionamendua simulatzeko, programazio-lengoaia jakin batzuk behar dira, mekanikaren ekuazio dinamikoak kalkulatzeko behar direnak. Programazio horren muga nagusietako bat ordenagailuak ekuazio horiek sortzeko behar duen gehiegizko exekuzio-denbora da. Aitor Plaza Puertolas NUPeko industria-ingeniariak bere doktoretza-tesian edozer formulaziorekin eta edozer koordenatu motarekin erabil daitezkeen tekniken eta algoritmoen multzo bat garatu du.

Sortutako kodean kalitate optimoa lortzeaz gainera, teknika horien abantaila nagusia da eskuratutako ekuazioak optimizatzen direla. Plazaren esanetan, “optimoak izanik, ordenagailuak denbora gutxiago behar du horiek ‘digeritu’ eta ondoren haiekin lan egiteko, eta, hortaz, bide ematen dio kalkulu-potentzia txikiagoko konputagailuak erabiltzeari”.

Tesiaren beste ekarpen bat izan da ekuazio sinboliko optimoak sortzeko sinplifikazio trigonometrikoaren prozesua deuseztatzen duela. “Oro har, aukera dago sistema mekanikoen ekuazioak sinplifikatzeko. Sinplifikazio hori lagungarria da ekuazioen tamaina txikiagoa izan dadin; baina, hori lortzeko, konputazio-denbora luzea behar da. Proposatutako teknikak trigonometrikoki sinplifikatutako ekuazioak eskuratzen ditu zuzenean, sinplifikazio hori esplizituki egin beharrik gabe, eta, horri esker, kode optimo bat sor daiteke, azkarragoa eta memoria-baliabide txikiagoekin”.

Ingeniariak bere proposamena praktikara eramateko aukera izan zuen, NUPeko  Ingeniaritza Mekaniko, Aplikatu eta Konputazionaleko (IMAC) ikerketa-taldearen eta trenbideen esparruko enpresa baten arteko lankidetza-proiektu batean. Ataletako bat lokomotor baten konputazio-eredua garatzea izan zen, zenbait esperimentu birtualetan erabiltzeko. “Konplexutasun handiko eredua izanik, ordenagailuak denbora luzea behar izaten zuen hura sortzeko: bi ordu eta erdi inguru. Hori, alde batetik, eredua kalkulu sinbolikoetarako xede orokorreko merkataritza-software baten bidez garatzeagatik izaten zen. Orokorra zenez, eta eredu teknikotan zentratuta ez zegoenez, ez zituen eragiketak ahalik eta modu optimoenean egiten”.

Ikerketan proposatutako tekniken eta algoritmoen multzoa aplikatu eta gero, ekuazio horiek sortzeko denbora hamar minutura jaitsi zen, eta ordenagailuak eredu hori “digeritzeko” behar zituen eragiketa matematikoen kopurua software orokor baten bidez sortuz gero beharko liratekeen eragiketen % 0,3 izan zen. Gainera, ez zen xede orokorreko merkataritza-software bat erabili beharrik izan.

Ekuazioak lortzeko teknika hori askotariko sistema mekanikoetan aplika daiteke. “Une honetantxe, esaterako, haize-sorgailu baten ereduan ari gara lanean. Halaber, autoen, roboten eta ibilgailu-esekiduren ereduak egin ditugu, baita gure ikerketetarako eta irakaskuntzarako erabiltzen ditugun beste eredu batzuk ere”.

Iturria: NUP