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Impulse-based dynamic simulation in linear time


Jan Bender
Computer Animation and Virtual Worlds
pubimg

This paper describes an impulse-based dynamic simulation method for articulated bodies which has a linear time complexity. Existing linear-time methods are either based on a reduced-coordinate formulation or on Lagrange multipliers. The impulse-based simulation has advantages over these well-known methods. Unlike reduced-coordinate methods, it handles nonholonomic constraints like velocity-dependent ones and is very easy to implement. In contrast to Lagrange multiplier methods the impulse-based approach has no drift problem and an additional stabilisation is not necessary. The presented method computes a simulation step in O(n) time for acyclic multi-body systems containing equality constraints. Closed kinematic chains can be handled by dividing the model into different acyclic parts. Each of these parts is solved independently from each other. The dependencies between the single parts are solved by an iterative method. In the same way inequality constraints can be integrated in the simulation process in order to handle collisions and permanent contacts with dynamic and static friction.

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@article{Bender07,
author = {Jan Bender},
title = {Impulse-based dynamic simulation in linear time},
journal = {Computer Animation and Virtual Worlds},
volume = {18},
number = {4-5},
year = {2007},
issn = {1546-4261},
pages = {225--233},
doi = {http://dx.doi.org/10.1002/cav.v18:4/5},
publisher = {John Wiley and Sons Ltd.},
address = {Chichester, UK, UK},
}





Impulsbasierte Dynamiksimulation von Mehrkörpersystemen in der virtuellen Realität


Jan Bender
PhD thesis, University of Karlsruhe
pubimg

Die dynamische Simulation gewinnt im Bereich der virtuellen Realität immer mehr an Bedeutung. Sie ist ein wichtiges Hilfsmittel, um den Grad der Immersion des Benutzers in eine virtuelle Welt zu erhöhen. In diesem Anwendungsbereich ist die Geschwindigkeit des verwendeten Simulationsverfahrens entscheidend. Weitere Anforderungen an das Verfahren sind unter anderem Genauigkeit, Stabilität und eine einfache Implementierung.

In dieser Arbeit wird ein neues impulsbasiertes Verfahren für die dynamische Simulation von Mehrkörpersystemen vorgestellt. Dieses erfüllt, im Gegensatz zu klassischen Verfahren, alle Anforderungen der virtuellen Realität. Das vorgestellte Verfahren arbeitet ausschließlich mit Impulsen, um mechanische Gelenke, Kollisionen und bleibende Kontakte mit Reibung zu simulieren.

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@PhdThesis{Bender07,
author = {Jan Bender},
title = {Impulsbasierte Dynamiksimulation von Mehrk{\"o}rpersystemen in der virtuellen Realit{\"a}t},
school = {University of Karlsruhe, Germany},
year = {2007},
month = feb,
}






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