<p>Syftet med detta arbete var att undersöka metoder för modellering och realtidssimulering av fordonskomponenterna koppling och däck. Avsikten skulle sedan vara att implementera utvalda modeller i simulink för användning tillsammans med en befintlig fordonssimulator. Arbetet innehåller en litteraturstudie som ger fysikalisk förståelse för fordonskomponenterna samt vägledning vid valet av modelleringsmetod.</p><p>Utmaningen med kopplingen var att modellera övergången mellan låst och</p><p>slirande tillstånd. Efter utvärdering av olika metoder valdes en metod som använder samma systemstruktur för båda fallen, dvs ett system med två frihetsgrader.</p><p>Däcksmodellen valdes med hänsynen att ett trovärdigt beteende skulle uppnås utan att kräva för mycket beräkningskraft. En metod byggd på fysikaliska resonemang är svår att få verklighetstrogen med begränsad komplexitet. Valet föll därför på metoden Magic Formula som är en metod baserad på experimentella mätningar som är vanligt använd i realtidstillämpningar.</p><p>Ett problem vid modelleringen av både koppling och däck är sista steget i simuleringen innan kopplingen låser sig respektive däcket går från slirande till rullande. Orsaken är att simuleringen görs diskret med fix steglängd och en hög sannolikhet för att övergången mellan tillstånden "missas" och en oscillering uppstår. Problemet löses med hjälp av en prediktering av nästkommande beräkningssteg.</p><p>Med modellerna implementerade och sammankopplade med den övriga fordonsmodellen erhålls en acceptabel körkänsla vid realtidssimulering på en helt vanlig hemdator. Med detta anses syftet med detta arbete vara uppfyllt.</p>

<p>Detta examensarbete undersöker en befintilig teknik för att simulera rök med ett partikelsystem. Tekniken utvecklas och implementeras så att beräkningar av partiklars nya positioner sker på både en CPU och en GPU. Arbetet gör undersökningar baserat på tidseffektivitet och visar att simulering av röken sker snabbare, när beräkningarna av partiklars nya positioner görs på GPU’n, istället för CPU’n.</p>

Syftet med detta arbete var att undersöka metoder för modellering och realtidssimulering av fordonskomponenterna koppling och däck. Avsikten skulle sedan vara att implementera utvalda modeller i simulink för användning tillsammans med en befintlig fordonssimulator. Arbetet innehåller en litteraturstudie som ger fysikalisk förståelse för fordonskomponenterna samt vägledning vid valet av modelleringsmetod. Utmaningen med kopplingen var att modellera övergången mellan låst och slirande tillstånd. Efter utvärdering av olika metoder valdes en metod som använder samma systemstruktur för båda fallen, dvs ett system med två frihetsgrader. Däcksmodellen valdes med hänsynen att ett trovärdigt beteende skulle uppnås utan att kräva för mycket beräkningskraft. En metod byggd på fysikaliska resonemang är svår att få verklighetstrogen med begränsad komplexitet. Valet föll därför på metoden Magic Formula som är en metod baserad på experimentella mätningar som är vanligt använd i realtidstillämpningar. Ett problem vid modelleringen av både koppling och däck är sista steget i simuleringen innan kopplingen låser sig respektive däcket går från slirande till rullande. Orsaken är att simuleringen görs diskret med fix steglängd och en hög sannolikhet för att övergången mellan tillstånden "missas" och en oscillering uppstår. Problemet löses med hjälp av en prediktering av nästkommande beräkningssteg. Med modellerna implementerade och sammankopplade med den övriga fordonsmodellen erhålls en acceptabel körkänsla vid realtidssimulering på en helt vanlig hemdator. Med detta anses syftet med detta arbete vara uppfyllt.

No description available.

Detta examensarbete undersöker en befintilig teknik för att simulera rök med ett partikelsystem. Tekniken utvecklas och implementeras så att beräkningar av partiklars nya positioner sker på både en CPU och en GPU. Arbetet gör undersökningar baserat på tidseffektivitet och visar att simulering av röken sker snabbare, när beräkningarna av partiklars nya positioner görs på GPU’n, istället för CPU’n.

Background. Physically-based snow simulation is computationally expensive and not yet applicable to real-time applications. Some of the prime factors for this cost are the complex physics, the large number of particles, and the small time step required for a high-quality and stable simulation.Simplified methods, such as height maps, are used instead to emulate snow accumulation. A way of improving performance is finding ways of doing less computations. In the field of computer graphics, adaptive methods have been developed to focus computation to where it is most needed. These works will serve as inspiration for this thesis. Objectives. This thesis aims to reduce the total particle workload of an existing Discrete Element Method (DEM) application, thereby improving performance. The aim consists of the following objectives. Integrate a spatial method, thereby lessening the total number of particles through particle merging and splitting, and implement a temporal method, thereby lessening the workload by freezing certain particles in time. The performance of both these techniques will then be tested and analyzed in multiple scenarios. Methods. Spatially and temporally adaptive methods were implemented in an existing snow simulator. The methods were both measured and compared using quantitative tests in three different scenes with varying particle counts. Results. Performance tests show that both the spatial and temporal adaptivity reduce the execution time compared to the base method. The improvements from temporal adaptivity are consistently around 1.25x while the spatial adaptivity shows a larger range of improvements between 1.23x and 2.86x. Combining both adaptive techniques provides an improvement of up to 3.58x. Conclusions. Both spatially and temporally adaptive techniques are viable ways to improve the performance of a DEM-based snow simulation. The current implementation has some issues with performance overhead and with the visual results while using spatial adaptivity, but there is a lot of potential for the future. / Bakgrund. Fysikbaserad snösimulering är beräkningsmässigt dyrt och ännu inte tillämpligt på realtidsapplikationer. Några av de viktigaste faktorerna för denna kostnad är den komplexa fysiken, stora mängden partiklar och det lilla tidssteg som krävs för en högkvalitativ och stabil simulering. Förenklade metoder, såsom höjdkartor, används istället för att efterlikna ansamlingen av snö. Ett sätt att förbättra prestandan är hitta sätt att göra färre beräkningar. Inom området datorgrafik har adaptiva metoder utvecklats för att fokusera beräkningen där den behövs som mest. Dessa verk kommer att användas som inspiration för detta arbete. Syfte. Detta examensarbete syftar till att minska den totala partikelbelastningen för en befintlig applikation baserat på Discrete Element Method (DEM), och därigenom förbättra prestandan. Målet består av följande mål. Integrera en rumslig metod, och därigenom minska det totala antalet partiklar genom partikelsammanslagning och -splittring, och implementera en tidsmässig metod, och därigenom minska arbetsbelastningen genom att frysa vissa partiklar i tiden. Båda dessa teknikers prestanda kommer sedan att testas och analyseras i flera scenarier. Metod. Metoder för rumslig- och tidsmässig adaptivitet implementerades i en befintlig snösimulator. Metoderna både mättes och jämfördes med hjälp av kvantitativa tester i tre olika scener med varierande partikelantal. Resultat. Prestandatester visar att både den rumsliga och tidsmässiga adaptiviteten minskar exekveringstiden jämfört med basmetoden. Förbättringarna från tidsmässig adaptivitet är konsekvent runt 1,25x medan den rumsliga adaptiviteten visar en större bredd av förbättringar mellan 1,23x och 2,86x. Kombinering av båda adaptiva teknikerna ger en förbättring på upp till 3,58x. Slutsatser. Både rumsligt och tidsmässigt adaptiva tekniker är användbara sätt att förbättra prestandan för en DEM-baserad snösimulering. Den nuvarande implementationen har vissa problem med prestanda och med de visuella resultaten vid användning av rumslig adaptivitet, men det finns mycket potential för framtiden.

Computer graphics is a branch of Computer Science that specializes in the virtual representation of real-life objects in a computer screen. While the past advancements in this field were commonly related to entertaining media industries such as video games and movies, these have found a use in others. For instance, they have provided a visual aid in medical exploration for healthcare and training simulation for military and defense.Ever since their first applications for data visualization, there has been a growth in the development of new technologies, methods and techniques to improve it. Today, among the most leading methods we can find the Volumetric or Volume Rendering techniques. These allow the display of 3-dimensional discretely sampled data in a 2dimensional projection on the screen.This thesis provides a study on volumetric rendering through the implementation of a real-time simulation. It presents the various steps, prior knowledge and research required to program it. By studying the necessary mathematical concepts including noise functions, flow maps and vector fields; an interactive effect can be applied to volumetric data. The result is a randomly behaved volumetric fog. The implementation issues, intricacies and paradigms are reflected upon and explained. The conclusion explores the results while these illustrate what can be accomplished using mathematical and programming notions in the manipulation of graphic data. / Datorgrafik är en filial inom datavetenskap som specialiserar sig på realistisk virtuell representation av verkliga objekt på en datorskärm. Medan de tidigare framstegen inom detta område vanligtvis var relaterade till underhållande medieindustrier som videospel och filmer, hade dessa hittat en annan användning i andra. De har tillhandahållit ett visuellt stöd inom bland annat sjukvård, arkitektur, militär och försvar och utbildning.Helt sedan deras första applikationer för visualisering av data har det skett en tillväxt av ny teknik, metoder och tekniker för att förbättra datarepresentationen. Idag, bland de mest ledande metoderna, kan vi hitta Volumetric eller Volume Renderingtekniker. Dessa möjliggör visning av 3-dimensionell diskret sampling av data i en tvådimensionell projektion på skärmen.Dennaavhandling ger en studie om volumetrisk rendering genom en realtidsimulering. Den presenterar de olika stegen, kunskapen och forskningen som krävs för att simulera den med hjälp av de matematiska grunderna som gör det mycket eftertraktat och även beräkningsproblematiskt. Implementeringsfrågor, komplikationer och paradigmer återspeglas och förklaras medan resultaten illustrerar vad som kan åstadkommas med matematiska och programmeringsmeddelanden när de tillämpas på manipulering av grafisk data.

Background: Snow simulation can be used to increase the visual experience in applications such as games. Previously, snow has been simulated in real-time through two-dimensional grid based methods, which limits itself in the aspect of dynamic interactions. To widen the scope of what games current game engines can produce, an approach to simulating the behavior of snow with non-recoverable compression and phase transition is proposed. Objective: The objective of this thesis is to construct a particle simulation model to simulate the behaviors of snow in regards to compression and phase transition in real-time. The solution is limited to the behavior of deposited snow, and will therefore not consider the aspect of snowfall and realistic visualization. Method: The method consists of a particle simulation with incorporated functionality of compression and thermodynamics. Test cases based on compression, phase transition and performance have been conducted. Results and Conclusions: The results show that the model captures phase transition with the phases of snow, ice, and water. Compression by external forces and self-weight is also captured, but with missing behavior in terms of bond creation between grains. Performance measurements indicates that the simulation is applicable for real-time applications. It is concluded that the approach is a good stepping stone for future improvements of snow simulation. / Bakgrund: Snösimulering kan användas för att öka den visuella upplevelsen i applikationer såsom spel. Tidigare har simulering i realtid gjorts genom tvådimensionella rutnätsmetoder, vilka begränsar den dynamiska interaktionsaspekten. För att bredda omfattningen av vilka spel aktuella spelmotorer kan producera föreslås en metod för att simulera beteendet av snö med icke-återhämtande kompression och fasövergång. Syfte: Syftet med denna avhandling är att konstruera en partikel-simuleringsmodell för att simulera beteendet av snö i förhållande till kompression och fasövergång i realtid. Lösningen är begränsad till ackumulerad snö, och tar därmed inte upp snöfallaspeketen och realistisk visualisering. Metod: Metoden består av en partikel-simuleringsmetod med inbyggd funktionalitet av kompression och termodynamik. Testfall baserade på kompression, fasövergång och prestanda har utförts. Resultat och Slutsatser: Resultaten visar att fasövergång fångas av modellen med faser av snö, is och vatten. Kompression av självvikt samt externa krafter har också fångats, dock med saknat beteende av bandskapande mellan snökorn. Prestandamätningar indikerar att simuleringen är lämplig för realtidsapplikationer. Slutsatsen är att tillvägagångssättet är ett steg i rätt riktning inför framtida implementationer av snösimulering.

Today, soft body simulations are essential for a wide range of applications. They are for instance used for medical training in virtual reality and in video games to simulate clothes and hair. These kinds of interactive applications rely on real-time simulations, which entails very strict requirements. The simulation has to be fast enough and must never break, regardless of what deformation might occur. Two methods that perform well with regard to these requirements are the position-based dynamics (PBD) method and the shape matching method. Even though these methods have been used for years, it is still unclear when you should use either method. This thesis has compared the two methods with regard to the mentioned requirements. More specifically, the thesis has evaluated the performance of the simulation loop as well as the simulated objects’ ability to restore their shape after deformation. The performance results clearly show that the PBD method is the fastest. But the results of the simulated objects’ ability to restore their shape were not as conclusive. Overall, the PBD method seemed to perform the best again, but there were cases the method could not handle. Although the shape matching method performed slightly worse, it did manage to restore the shape of every deformed object. In conclusion, for most applications, the PBD method is likely the better option, but if the application relies on the fact that simulated objects can restore their shape, then the shape matching method may be preferable. / Idag är simulering av mjuka kroppar viktiga för en mängd olika tillämpningar. De används exempelvis för medicinsk träning i virtuell verklighet och i datorspel för att simulera kläder och hår. Dessa typer av interaktiva applikationer förlitar sig på realtidssimuleringar, vilket medför många stränga krav. Simuleringen måste vara tillräckligt snabb och får aldrig gå sönder, oavsett vad för slags deformation som kan uppstå. Två metoder som presterar bra med avseende på dessa krav är position-based dynamics (PBD) och shape matching. Trots att dessa metoder har använts i många år, så är det fortfarande oklart när vilken metod är mest lämplig. Denna avhandling har jämfört de två metoderna med hänsyn till de nämnda kraven. Mer specifikt har avhandlingen utvärderat metodernas prestanda samt de simulerade objektens förmåga att återställa sin form efter deformation. Resultaten för prestanda visar tydligt att PBD-metoden är snabbast. Men resultaten av de simulerade objektens förmåga att återställa sin form var inte lika enhälliga. Sammantaget verkade PBD-metoden prestera bäst igen, däremot fanns det fall som metoden inte kunde hantera. Fastän shape matching metoden presterade något sämre, så lyckades den återställa formen för varje deformerat objekt. Sammanfattningsvis, för de flesta applikationer är PBD-metoden troligen det bättre alternativet, men om applikationen förlitar sig på att de simulerade objekten kan återställa sina former, så kan shape matching metoden vara att föredra.

<p>Advanced computer simulations will play a more and more important role in future aircraft development and aeronautic research. Hardware-in-the-loop simulations enable examination of single components without the need of a full-scale model of the system. This project investigates the possibility of conducting hardware-in-the-loop simulations using a hydraulic test rig utilizing modern computer equipment. Controllers and models have been built in Simulink and Hopsan. Most hydraulic and mechanical components used in Hopsan have also been translated from Fortran to C and compiled into shared libraries (.dll). This provides an easy way of importing Hopsan models in LabVIEW, which is used to control the test rig. The results have been compared between Hopsan and LabVIEW, and no major differences in the results could be found. Importing Hopsan components to LabVIEW can potentially enable powerful features not available in Hopsan, such as hardware-in-the-loop simulations, multi-core processing and advanced plotting tools. It does however require fast computer systems to achieve real-time speed. The results of this project can provide interesting starting points in the development of the next generation of Hopsan.</p>