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Gravitationssimulation: Simulationsgeschwindigkeit - Berechnungsintervall

Ein Thema von fishbrain · begonnen am 3. Sep 2010 · letzter Beitrag vom 9. Sep 2010
Antwort Antwort
Seite 1 von 2  1 2   
fishbrain

Registriert seit: 17. Sep 2007
Ort: Regensburg
132 Beiträge
 
#1

Gravitationssimulation: Simulationsgeschwindigkeit - Berechnungsintervall

  Alt 3. Sep 2010, 07:45
Für die anstehende Seminararbeit (Thema: Planetenbahnen im Doppelsternsystem) brauche ich eine anständige Simulation.
Nun habe ich selbst was geschrieben bin aber jetzt schon auf Probleme gestoßen:

In Sonnensystemen allgemein und in Doppelsternsystemen im Besonderen gibt es enorme unterschiede in den Umlaufzeiten der Planeten/Sonnen.
Zb. hat Merkur nur eine Umlaufzeit von ca 87 Tagen während schon Jupiter 12 Jahre braucht.
D.h. man kann nicht beide gleichzeitig sinnvoll anzeigen. (prinzipiell kein Problem)
Das Problem an der Sache ist aber nun, dass wenn eine Simulationsgeschwindigkeit gewählt wird, die für das Betrachten von Jupiter geeignet ist, dass die Berechnungsintervalle für Merkur zu klein werden.

Praktisch endet das meist in einer Änderung der Umlaufbahn wenn nicht sogar in einem Verlassen des Systems.


Meine bisherige Lösung:

Zeichenmethode und Berechnungsmethode trennen:
Die Zeichenmethode wird per Timer alle 30ms aufgerufen und die Berechnungsmethode bei Application.onIdle.

Dabei kriege ich im Leerlauf 150.000 Berechnungen pro Sekunde und 33 FPS.
Bei allen inneren Planeten + Sonne (also 5 Körper) sind es ca 50.000 BPS.

Nun meine Frage:
Macht meine bisherige Lösung (konstante FPS soviel BPS wie möglich) Sinn?
Bzw. ist dieses Problem mit normalen Rechnern überhaupt lösbar?

Für meine Seminararbeit sollten Merkur + Saturn gut laufen.

Wäre über Ideen dankbar
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Benutzerbild von jfheins
jfheins

Registriert seit: 10. Jun 2004
Ort: Garching (TUM)
4.576 Beiträge
 
#2

AW: Gravitationssimulation: Simulationsgeschwindigkeit - Berechnungsintervall

  Alt 3. Sep 2010, 09:16
Nun meine Frage:
Macht meine bisherige Lösung (konstante FPS soviel BPS wie möglich) Sinn?
Bzw. ist dieses Problem mit normalen Rechnern überhaupt lösbar?

Für meine Seminararbeit sollten Merkur + Saturn gut laufen.

Wäre über Ideen dankbar
Ob das Sinn macht musst du wissen Das kommt auch drauf an, wie weit in die Zukunft du denn rechnen möchtest. Bei kleinen Intervallen wird das System später chaotisch als bei großen intervallen, weil bei großen Intervallen der Fehler größer ist. (Im Normalfall)

Um Merkur und Saturn gut darzustellen bräuchtest du eben Intervalle, mit denen Merkur noch funktioniert. Saturn geht dann ziemlich sicher auch noch. Wenn das dann zuviele Berechnungen werden kannst du versuchen, z.b. Jupiter und Saturn nur jeden 2. Berechnungsschritt zu berechnen.
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Benutzerbild von igel457
igel457

Registriert seit: 31. Aug 2005
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FreePascal / Lazarus
 
#3

AW: Gravitationssimulation: Simulationsgeschwindigkeit - Berechnungsintervall

  Alt 3. Sep 2010, 10:32
Dazu gibt es IMHO mehrere mögliche Lösungsvorschläge, die sich auch kombinieren lassen:
  1. Musst du wirklich simulieren oder kannst du die Bahnen nicht auch Berechnen?
  2. Verwende keine Fließkommazahlen sondern ein Record mit zwei Int64, einen für den Ganzzahl- und einen für den Dezimalteil. Durch Operatorüberladung kannst du diesen Typen dann ganz normal verwenden.
  3. Trenne Darstellung und Berechnung - Lagere die Simulation in einen eigenen Thread aus, der mit voller Systemauslastung und somit kleinstmöglichen Intervallen läuft und lasse nur die Darstellung im Timer

Ich hatte mal ein ähnliches Problem - dabei ging es aber nur um die Indexierung von Audiosamples in einem großen Zeitraum - meine Lösung war es keinen Extended (80 Bit) sondern einen Int64 mit festen 16 Bit Nachkommastellen zu verwenden.
Andreas
"Sollen sich auch alle schämen, die gedankenlos sich der Wunder der Wissenschaft und Technik bedienen, und nicht mehr davon geistig erfasst haben als die Kuh von der Botanik der Pflanzen, die sie mit Wohlbehagen frisst." - Albert Einstein
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BUG

Registriert seit: 4. Dez 2003
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2.094 Beiträge
 
#4

AW: Gravitationssimulation: Simulationsgeschwindigkeit - Berechnungsintervall

  Alt 3. Sep 2010, 10:54
  1. Musst du wirklich simulieren oder kannst du die Bahnen nicht auch Berechnen?
Das sollte schwer werden: Dreikörperproblem
Intellekt ist das Verstehen von Wissen. Verstehen ist der wahre Pfad zu Einsicht. Einsicht ist der Schlüssel zu allem.
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igel457

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1.622 Beiträge
 
FreePascal / Lazarus
 
#5

AW: Gravitationssimulation: Simulationsgeschwindigkeit - Berechnungsintervall

  Alt 3. Sep 2010, 11:29
Überzeugt
Andreas
"Sollen sich auch alle schämen, die gedankenlos sich der Wunder der Wissenschaft und Technik bedienen, und nicht mehr davon geistig erfasst haben als die Kuh von der Botanik der Pflanzen, die sie mit Wohlbehagen frisst." - Albert Einstein
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fishbrain

Registriert seit: 17. Sep 2007
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132 Beiträge
 
#6

AW: Gravitationssimulation: Simulationsgeschwindigkeit - Berechnungsintervall

  Alt 5. Sep 2010, 08:50
@jfheins:
Es geht nicht darum, dass Saturn zu kleine Zeitintervalle in der Berechnung hat, sondern Merkur zu große. Du musst dir vorstellen: wenn man Saturn so anzeigen will, dass man nicht einschläft bevor er die Sonne einmal umkreist braucht man eine Geschwindigkeit die bewirkt, dass Merkur in einer Sekunde mehrmals die Erde umkreist.
Bei der Umrechnung von Kraft auf Beschleunigung ruft das dann erhebliche Ungenauigkeiten hervor. Je größer das Intervall zwischen den Berechnungen desto größer die Ungenauigkeiten.



Also zusammengefasst habe ich zwei Möglichkeiten das hinzukriegen:
1. Optimierung des Berechnungsprozesses
2. Extra Thread nur für die Berechnung

Ich denke, dass alleine langt nicht. Wahrscheinlich werde ich eine Art Notbremse einbaun, die die Simulationsgeschwindigkeit bei kritischen Werten einfach automatisch senkt.

Wird der Pc halt nacht für nacht durchlaufen .
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Benutzerbild von Die Muhkuh
Die Muhkuh

Registriert seit: 21. Aug 2003
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Delphi 2009 Professional
 
#7

AW: Gravitationssimulation: Simulationsgeschwindigkeit - Berechnungsintervall

  Alt 5. Sep 2010, 12:33
Geschwindigkeit die bewirkt, dass Merkur in einer Sekunde mehrmals die Erde umkreist.
Interessant
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Benutzerbild von Sir Rufo
Sir Rufo

Registriert seit: 5. Jan 2005
Ort: Stadthagen
9.454 Beiträge
 
Delphi 10 Seattle Enterprise
 
#8

AW: Gravitationssimulation: Simulationsgeschwindigkeit - Berechnungsintervall

  Alt 5. Sep 2010, 12:52
Geschwindigkeit die bewirkt, dass Merkur in einer Sekunde mehrmals die Erde umkreist.
Interessant
Das kommt durch die erwähnten Ungenauigkeiten
Kaum macht man's richtig - schon funktioniert's
Zertifikat: Sir Rufo (Fingerprint: ‎ea 0a 4c 14 0d b6 3a a4 c1 c5 b9 dc 90 9d f0 e9 de 13 da 60)
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fishbrain

Registriert seit: 17. Sep 2007
Ort: Regensburg
132 Beiträge
 
#9

AW: Gravitationssimulation: Simulationsgeschwindigkeit - Berechnungsintervall

  Alt 5. Sep 2010, 19:09
Geschwindigkeit die bewirkt, dass Merkur in einer Sekunde mehrmals die Erde umkreist.
Interessant
Das kommt durch die erwähnten Ungenauigkeiten
Ok das war fail. Natürlich die Sonne. War etwas müde als ich das geschrieben hab.
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Klaus01

Registriert seit: 30. Nov 2005
Ort: München
5.571 Beiträge
 
Delphi 10.4 Sydney
 
#10

AW: Gravitationssimulation: Simulationsgeschwindigkeit - Berechnungsintervall

  Alt 5. Sep 2010, 20:38
..ups, ist die Erde denn nicht mehr der Mittelpunkt des Universums

Grüße
Klaus
Klaus
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