Diferenciación automática de fuerzas en la integración implícita de sistemas multicuerpo

Abstract

La diferenciación automática es una herramienta informático-matemática muy potente para calcular cualquier tipo de derivadas de funciones. Entre sus ventajas respecto a otras formas de calcular derivadas están su precisión, su eficiencia y su sencillez de implementación. Este artículo trata sobre la implementación de esta técnica en un algoritmo de simulación dinámica de sistemas multicuerpo. Concretamente, se aplica a un integrador implícito que resuelve las ecuaciones diferenciales del movimiento planteadas de forma semirecursiva. Para ello, se ha elegido la librería ADOL-C, que trabaja por sobrecarga de operadores. Los fundamentos de la diferenciación automática, así como la base matemática de la formulación y del integrador implícito, son explicados con cierto detalle. Finalmente, se comparan la diferenciación automática y la diferenciación numérica desde el punto de vista de la eficiencia, y se estudia la influencia que tiene el tamaño del sistema multicuerpo en los tiempos de cálculo de la simulación. En suma, se ofrece una interesante perspectiva para la optimización del cálculo de sistemas multicuerpo y el desarrollo de algoritmos eficientes, así como una posible implementación de la diferenciación automática en el campo de los sistemas multicuerpo.