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Identification de modèles physiques d'animation

Participants : Jean Louchet, Li Jiang Nous avons créé un langage simple de modélisation physique d'objets déformables par masses ponctuelles et instanciations de liaisons (cf. RA95, p. 345). Cela permet notamment de modéliser facilement des structures régulières, périodiques (tissus...) ou homogènes (sables, fluides...). Nous avons en 1996 introduit la possibilité de liaisons non-linéaires ou dissipatives (viscosité...), permanentes ou conditionnelles (seuil de distance d'activation...) [2]. Le problème consiste ici à construire, à partir de données cinématiques, un modèle physique capable de générer un comportement cinématique aussi proche que possible du comportement donné, à l'aide d'une stratégie évolutive qui optimise une fonction de coû t. L'exploitation des propriétés topologiques de l'objet dans la structure même de l'algorithme évolutif, permet à plusieurs fonctions de coût de partager le contrôle du processus d'évolution, et d'assurer une convergence en moyenne en un nombre de générations indépendant de la complexité de l'objet.

Les travaux effectués depuis fin 1995 ont permis d'étendre le champ de la méthode d'optimisation à l'ensemble des liaisons ci-dessus, et d'accroître la dynamique admissible et la précision de l'identification en conférant des propriétés d'auto-adaptivité à la stratégie évolutive. Pour cela, le ``chromosome'' support des paramètres internes du modèle est dédoublé par l'adjonction de paramètres de contrôle des mutations, eux-mêmes soumis à évolution. Cette caractéristique permet un contrôle plus fin du compromis robustesse/précision de l'algorithme, sans introduction de biais ou de connaissance a priori sur l'objet à identifier.

Après l'application de la méthode aux modèles de tissus de Xavier Provot en 1995 (cf. RA 1995, p.348), nous avons appliqué la même approche aux écoulements fluides turbulents [35, 16]. Nous avons pour cela modélisé les fluides à partir des travaux de l'équipe CLIPS/ACROE à Grenoble. Chaque fluide en présence est représenté par un ensemble de particules toutes liées entre elles par des liaisons visqueuses et élastiques non-linéaires (répulsives), conditionnées par un seuil de distance. L'interaction entre fluides est représentée de même par des liaisons conditionnelles élastiques et visqueuses, l'ensemble est confiné par des pressions externes. L'algorithme d'identification permet, toujours à partir de données cinématiques de synthèse, de retrouver rapidement et avec une excellente précision l'ensemble des paramètres du modèle. Nous prévoyons d'appliquer la méthode à des données cinématiques réelles (expérimentales) en collaboration avec le Laboratoire de Mécanique de l'ENSTA.

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