[发明专利]基于软硬件实时交互优化的计算方法

摘要

本发明公开了一种基于软硬件实时交互优化的计算方法，包括数值模拟颗粒的形成、智能颗粒传感设备制造、“离散介质实时交互优化法则”及其应用等步骤。本发明简便、可靠、可高效地提高离散元等数值模拟计算方法精度；可以被广泛地应用于土木、机械、化工、冶金、农业、制药、环境等各项领域，对复杂、昂贵、耗时、危险的很多实验、现象进行模拟，解决工程实际问题，预测结构、材料、系统性能。

主权项

1.一种基于软硬件实时交互优化的计算方法，其特征是：包括下列步骤：（1）数值模拟颗粒的形成a）选择欲进行模拟的实际颗粒并通过成像技术获得其三维视图及侧面、顶面、正面图；b）通过对三维视图的正交延展，形成一个由这三个面构成的正交多面体；c）取正交多面体在三个方向上重叠的公共部分，获得和原颗粒形状完全相似的模拟颗粒；（2）智能颗粒传感设备制造：根据获得的需模拟颗粒的形态数据，采用3D打印技术，得到智能颗粒的外壳；在智能颗粒的内部放置可以实时获得颗粒运动形态、位置和表面受力状态的传感设备；（3）“离散介质实时交互优化法则”及其应用a）实验室颗粒实验：在一个既定容器中放入大小和形状不同的颗粒，并随机掺入若干已知形状和大小的智能颗粒，通过加入纵向重复荷载力，颗粒的运动状态、受力状态和位置也将随之改变，加载过程中，智能颗粒实时输出运动状态、位置、和受力情况的数据；b）建立离散元模型：在计算机离散元模拟中建立与实验室相同的虚拟实验模型，其中智能颗粒的形状大小位置完全采用智能颗粒的初始数据；同时，整个实验模型被网格化，以智能颗粒作为基准点；c）离散元模拟虚拟实验过程：将实验模型以智能颗粒为基准点进行网格化；一旦基准点的智能颗粒的运动轨迹参数可知，那么其他颗粒和整个结构的运动轨迹参数也可以通过形函数而被准确获得；利用智能颗粒获得特定时间点的颗粒运动轨迹，并及时与离散元计算结果加以比较，通过“卡曼过滤器”对离散元的预测结果进行实时更新，优化离散元对结点运动轨迹的预测精度；根据所建立的形函数，对离散元在该时间点所预测的所有实验颗粒的运动轨迹和受力状态参数进行优化；下一次迭代运算在优化后结果的基础上进行。