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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

강희찬 (충남대학교, 忠南大學校 大學院)

지도교수
김성수
발행연도
2015
저작권
충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

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In this paper has an objective to study parallel processing method for the efficient analysis of multi-body vehicle model based on subsystem synthesis method. In order to improve the calculation efficiency, parallel processing method was applied 6x6 unmanned vehicle robot which is a vehicle model based on subsystem synthesis method. Subsystem synthesis method is a method that can efficiently analyze equations of motion in the entire system, divided into base body and each subsystems.
Since subsystem synthesis method analyzes the system into base body and several subsystems, it is suitable for parallel processing. It also has a merit that a different integrator can be applied to each subsystem. In this paper, applied parallel processing method was been applied to a vehicle model based on the subsystem synthesis method with different integrators(explicit integration method, implicit integration method, explicit-implicit integration method).
For parallel program implementation, OpenMP API(Application Program Interface) for a shared memory multi-core CPU was utilized. Three different parallel implementations were applied, to examine the performance of parallel processing. In the first, parallel processing was applied only to identified parallel regions in the subsystem synthesis method within the integration time loop. In the second, parallel processing was applied from the beginning of the program in order to avoid overhead due to the creation of parallel threads in every time step. The 3rd implementation was basically the same as the 2nd one, except that unnecessary data synchronization overhead was removed.
In order to investigate the performance of the proposed parallel processing, parallel programs with three different implementations were created for a 6x6 unmanned robot vehicle model. Rough terrain run simulations were carried out. Performance of the 1st and 2nd implementation methods were worse than that of serial program. When parallel processing with proper treatment of overheads was used, in the 3rd implementation, the CPU time results showed a three times increase in speed was achieved from parallel processing, compared with serial computation.

목차

Ⅰ. 서론 1
1.1 연구 동기 1
1.2 문헌 조사 3
1.3 연구 목적 및 범위 7
Ⅱ. 부분시스템 합성방법 9
2.1 부분시스템 합성방법 개요 9
2.2 조인트 좌표계 기반 부분시스템 합성방법 11
2.2.1 순환 다물체 기구학 개요 12
2.2.2 개루프 시스템의 부분시스템 합성방법 15
2.2.3 폐루프 시스템의 부분시스템 합성방법 19
2.2.3.1 라그랑지 승수 제거법을 이용한 부분시스템 합성방법 21
2.2.3.2 일반 좌표 분할기법을 이용한 부분시스템 합성방법 23
2.3 부분시스템 합성방법 기반 외재적 수치 적분 방법 27
2.4 부분시스템 합성방법 기반 내재적 수치 적분 방법 29
2.4.1 조인트 좌표계 개루프 시스템에 대한 내재적 수치 적분 기법 30
2.4.2 조인트 좌표계 폐루프 시스템에 대한 내재적 수치 적분 기법 32
2.4.2.1 라그랑지 승수 제거법 32
2.4.2.2 일반 좌표 분할기법 34
2.5 부분시스템 합성방법 기반 외재적-내재적 수치 적분 방법 39
2.5.1 조인트 좌표계 개루프 시스템에 대한 외재적-내재적 수치 적분 기법 39
2.5.2 조인트 좌표계 폐루프 시스템에 대한 외재적-내재적 수치 적분 기법 40
2.5.2.1 라그랑지 승수 제거법 40
2.5.2.2 일반 좌표 분할기법 40
Ⅲ. 효율적인 해석을 위한 병렬처리 하드웨어 45
3.1 병렬처리 해석을 위한 multi-core CPU 45
3.2 OpenMP를 이용한 병렬 프로그래밍 50
Ⅳ. 다물체 시스템의 효율적인 해석을 위한 병렬처리 해석기법 55
4.1 병렬처리 해석기법의 개요 및 필요성 55
4.2 부분시스템 합성방법 기반 다물체 시스템의 병렬처리 해석 57
4.2.1 OpenMP를 사용한 일반적인 병렬처리 해석기법 57
4.2.2 Thread 생성 & 소멸 overhead가 제거된 병렬처리 해석기법 59
4.2.3 Barrier overhead가 제거된 병렬처리 해석기법 61
Ⅴ. 부분시스템 합성방법 기반 차량 모델의 병렬처리 해석기법 시뮬레이션 64
5.1 부분시스템 합성방법 기반 6X6 무인 차량 로봇의 구성 64
5.2 외재적 적분기 모델을 이용한 시뮬레이션 66
5.2.1 외재적 적분기가 적용된 부분시스템 합성방법 기반 무인 차량 로봇의 병렬 프로그램 66
5.2.2 외재적 적분기가 적용된 부분시스템 합성방법 기반 무인 차량 로봇의 주행 시뮬레이션 68
5.3 외재적-내재적 적분기 모델을 이용한 시뮬레이션 73
5.3.1 외재적-내재적 적분기가 적용된 부분시스템 합성방법 기반 무인 차량 로봇의 병렬 프로그램 73
5.3.2 외재적-내재적 적분기가 적용된 부분시스템 합성방법 기반 무인 차량 로봇의 주행 시뮬레이션 76
5.4 적분기에 따른 부분시스템 합성방법 기반 무인 차량 로봇 병렬 프로그램의 비교 81
5.5 부분시스템 합성방법 기반 무인 차량 로봇 병렬 프로그램의 thread 개수에 따른 시뮬레이션 87
Ⅵ. 결론 및 추후 연구 90
부록 A. Intel Parallel Studio Debugger를 이용한 디버깅 92
부록 B. Intel Parallel Studio Amplifier를 이용한 성능 분석 101
부록 C. 조인트 좌표계 시스템 자코비언의 편미분 과정 108
부록 D. 부분시스템 합성법 조인트 좌표계 연산횟수 계산 108
참고 문헌 118
ABSTRACT 123

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