本发明专利技术公开了一种磁性软体的磁控方法、装置、存储介质及终端，方法包括：根据预设仿真参数对外磁场中磁性软体的运动进行时间离散化处理，生成磁性软体的正向仿真结果；根据磁性软体的正向仿真结果进行逆向优化，输出优化结果；根据优化结果更新预设待优化变量，生成优化变量；在优化变量到达预设第一阈值时，根据优化变量控制外磁场的磁场强度和磁性软体的剩磁分布，以控制磁性软体的运动和形变。由于本申请通过正向仿真以及逆向优化来完成对磁性软体的建模，并根据建模后的参数控制磁性软体的运动和形变，从而实现了磁性软体的磁现象模拟，进而提升了自动化设计效率。进而提升了自动化设计效率。进而提升了自动化设计效率。
【技术实现步骤摘要】
一种磁性软体的磁控方法、装置、存储介质及终端
[0001]本专利技术涉及计算机图形学
，特别涉及一种磁性软体的磁控方法、装置、存储介质及终端。
技术介绍
[0002]对于各种磁性物质的模拟，以往的工作已有丰富的研究，但由于表示和模拟磁性软体上的动态弹磁耦合过程存在多方面的困难，磁性软体的建模仍然是一个未探索的问题，特别是，不存在有效的连续介质力学模型来表征磁性软体上的磁致弹性行为，更不用说稳健的数值方案。而另一方面，磁控制下提供特定弹性行为的磁性软体的设计和制造已成为在物理和工程科学中受到广泛关注的重要问题，在各种应用中具有巨大的潜力，但以往关于磁性软体建模/设计的大部分工作都是基于工程师的直觉和大量的试错实验。
[0003]面向磁性刚体仿真的工作已卓有成效，并且将非线性磁化、被磁化物质与磁场相互作用等复杂场景也纳入考虑。对于非刚体物质，如磁流体、粘弹性体等，也有相关工作提出了新颖的数值方法。而图形学领域中对于可形变的磁性软体并没有工作进行专门研究。
[0004]目前图形学领域并没有针对磁性薄壳软体的仿真方法，以往图形学领域的磁性材料仿真集中于刚体、流体等，而缺少面向软体仿真的研究，因此基于可微分物理仿真的逆向优化也无从谈起。现有的对磁性软体的设计基本都靠研究人员的手工设计和试错。一方面，需要非常高的网格精度才能避免仿真过程中的hessian矩阵不至于病态，这会带来极大的存储和计算耗时开销；另一方面，目前的工作没有设计到辅助磁性软体的优化设计的问题，[Zhao et at.,2019]对于磁软体机器人的设计也停留在手工设计和实验尝试上，从而降低了效率。
[0005]因此，设计面向磁性软体的有效的模拟算法、可微分优化器和设计框架，已经成为自动化设计和理解与磁壳相互作用相关的各种新兴应用的迫切需要。
技术实现思路
[0006]本申请实施例提供了一种磁性软体的磁控方法、装置、存储介质及终端。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种磁性软体的磁控方法，方法包括：
[0008]根据预设仿真参数对外磁场中磁性软体的运动进行时间离散化处理，生成磁性软体的正向仿真结果；
[0009]根据磁性软体的正向仿真结果进行逆向优化，输出优化结果；
[0010]根据优化结果更新预设待优化变量，生成优化变量；
[0011]在优化变量到达预设第一阈值时，根据优化变量控制外磁场的磁场强度和磁性软体的剩磁分布，以控制磁性软体的运动和形变。
[0012]可选的，根据预设仿真参数对外磁场中磁性软体的运动进行时间离散化处理，生成磁性软体的正向仿真结果，包括：
[0013]获取外磁场中磁性软体在当前时刻的位置参数和速度参数；
[0014]将当前时刻的位置参数和速度参数输入隐式时间积分器中，输出磁性软体的能量参数、受力参数以及Hessian矩阵；
[0015]将磁性软体的能量参数、受力参数以及Hessian矩阵输入稀疏线性方程求解器中，输出磁性软体下一时刻的目标位置参数和目标速度参数；
[0016]若根据预设准静态优化方式进行优化，则根据目标位置参数、目标速度参数，并结合力平衡方程计算平衡状态；
[0017]在平衡状态到达预设第二阈值时，将目标速度参数确定为磁性软体的正向仿真结果。
[0018]可选的，在平衡状态到达预设第二阈值时，将目标位置参数和目标速度参数确定为磁性软体的正向仿真结果，包括：
[0019]在平衡状态未到达预设第二阈值时，根据下一时刻的目标位置参数和目标速度参数更新当前时刻的位置参数和速度参数；
[0020]将目标位置参数和目标速度参数确定为当前时刻的位置参数和速度参数，并继续执行将当前时刻的位置参数和速度参数输入隐式时间积分器中的步骤，直到平衡状态到达预设第二阈值时停止遍历，并将最终输出的目标速度参数确定为磁性软体的正向仿真结果。
[0021]可选的，方法还包括：
[0022]若根据预设动态优化方式进行优化，则提取预设仿真参数中的总帧数；
[0023]在当前帧数到达总帧数时，则输出每一帧的目标位置参数和目标速度参数；
[0024]将每一帧的目标位置参数和目标速度参数确定为磁性软体的正向仿真结果。
[0025]可选的，根据磁性软体的正向仿真结果进行逆向优化，输出优化结果，包括：
[0026]根据磁性软体的正向仿真结果，并结合目标函数计算函数值和梯度；
[0027]采用移动渐近线法构建优化器；
[0028]将函数值、梯度以及预设待优化变量的取值范围参数输入优化器中，输出下降方向以及下降步长；
[0029]将下降方向与下降步长的乘积确定为优化结果。
[0030]可选的，若根据预设准静态优化方式进行优化，则预设待优化变量为磁性软体上的剩磁分布与材质属性；
[0031]根据优化结果更新预设待优化变量，生成优化变量，包括：
[0032]根据下降方向以及下降步长，并结合线搜索方法对剩磁分布与材质属性进行更新，生成优化变量。
[0033]可选的，若根据预设动态优化方式进行优化，则预设待优化变量为每帧的外磁场向量；
[0034]根据优化结果更新预设待优化变量，生成优化变量，包括：
[0035]根据下降方向以及下降步长，并结合线搜索方法对每帧的外磁场向量进行更新，生成优化变量。
[0036]第二方面，本申请实施例提供了一种磁性软体的磁控装置，装置包括：
[0037]仿真结果生成模块，用于根据预设仿真参数对外磁场中磁性软体的运动进行时间离散化处理，生成磁性软体的正向仿真结果；
[0038]优化结果输出模块，用于根据磁性软体的正向仿真结果进行逆向优化，输出优化结果；
[0039]优化变量生成模块，用于根据优化结果更新预设待优化变量，生成优化变量；
[0040]磁控模块，用于在优化变量到达预设第一阈值时，根据优化变量控制外磁场的磁场强度和磁性软体的剩磁分布，以控制磁性软体的运动和形变。
[0041]第三方面，本申请实施例提供一种计算机存储介质，计算机存储介质存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行上述的方法步骤。
[0042]第四方面，本申请实施例提供一种终端，可包括：处理器和存储器；其中，存储器存储有计算机程序，计算机程序适于由处理器加载并执行上述的方法步骤。
[0043]本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0044]在本申请实施例中，磁性软体的磁控装置首先根据预设仿真参数对外磁场中磁性软体的运动进行时间离散化处理，生成磁性软体的正向仿真结果；根据磁性软体的正向仿真结果进行逆向优化，输出优化结果；根据优化结果更新预设待优本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁性软体的磁控方法，其特征在于，所述方法包括：根据预设仿真参数对外磁场中磁性软体的运动进行时间离散化处理，生成磁性软体的正向仿真结果；根据所述磁性软体的正向仿真结果进行逆向优化，输出优化结果；根据所述优化结果更新预设待优化变量，生成优化变量；在所述优化变量到达预设第一阈值时，根据所述优化变量控制所述外磁场的磁场强度和磁性软体的剩磁分布，以控制所述磁性软体的运动和形变。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预设仿真参数对外磁场中磁性软体的运动进行时间离散化处理，生成磁性软体的正向仿真结果，包括：获取外磁场中磁性软体在当前时刻的位置参数和速度参数；将所述当前时刻的位置参数和速度参数输入隐式时间积分器中，输出所述磁性软体的能量参数、受力参数以及Hessian矩阵；将所述磁性软体的能量参数、受力参数以及Hessian矩阵输入稀疏线性方程求解器中，输出所述磁性软体下一时刻的目标位置参数和目标速度参数；若根据预设准静态优化方式进行优化，则根据所述目标位置参数、目标速度参数，并结合力平衡方程计算平衡状态；在所述平衡状态到达预设第二阈值时，将所述目标速度参数确定为磁性软体的正向仿真结果。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述平衡状态到达预设第二阈值时，将所述目标位置参数和目标速度参数确定为磁性软体的正向仿真结果，包括：在所述平衡状态未到达预设第二阈值时，根据所述下一时刻的目标位置参数和目标速度参数更新所述当前时刻的位置参数和速度参数；将所述目标位置参数和目标速度参数确定为当前时刻的位置参数和速度参数，并继续执行将所述当前时刻的位置参数和速度参数输入隐式时间积分器中的步骤，直到所述平衡状态到达预设第二阈值时停止遍历，并将最终输出的目标速度参数确定为磁性软体的正向仿真结果。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若根据预设动态优化方式进行优化，则提取所述预设仿真参数中的总帧数；在当前帧数到达所述总帧数时，则输出每一帧的目标位置参数和目标速度参数；将每一帧的目标位置参数和目标速度参数确定...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭雯，倪星宇，陈宝权，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：
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