論文の概要: Early-Terminable Energy-Safe Iterative Coupling for Parallel Simulation of Port-Hamiltonian Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.16424v1
• Date: Tue, 17 Mar 2026 11:59:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-21 18:33:56.905004
• Title: Early-Terminable Energy-Safe Iterative Coupling for Parallel Simulation of Port-Hamiltonian Systems
• Title（参考訳）: ポート・ハミルトニアン系の並列シミュレーションのための早期エネルギー安全イテレーティブ結合
• Authors: Qi Wei, Jianfeng Tao, Hongyu Nie, Wangtao Tan,
• Abstract要約: このレターでは、ポート-ハミルトニアン部分系に対する新しいエネルギー安全で早期に決定可能な反復結合を提案する。 我々は,有限内接予算に対して,連結マクロステップの離散的通過性を証明した拡張記憶不等式を証明した。 内部予算が増加するにつれて、分割された更新はモノリシックな離散時間更新に収束する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2091218906871861
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Parallel simulation and control of large-scale robotic systems often rely on partitioned time stepping, yet finite-iteration coupling can inject spurious energy by violating power consistency--even when each subsystem is passive. This letter proposes a novel energy-safe, early-terminable iterative coupling for port-Hamiltonian subsystems by embedding a Douglas--Rachford (DR) splitting scheme in scattering (wave) coordinates. The lossless interconnection is enforced as an orthogonal constraint in the wave domain, while each subsystem contributes a discrete-time scattering port map induced by its one-step integrator. Under a discrete passivity condition on the subsystem time steps and a mild impedance-tuning condition, we prove an augmented-storage inequality certifying discrete passivity of the coupled macro-step for any finite inner-iteration budget, with the remaining mismatch captured by an explicit residual. As the inner budget increases, the partitioned update converges to the monolithic discrete-time update induced by the same integrators, yielding a principled, adaptive accuracy--compute trade-off, supporting energy-consistent real-time parallel simulation under varying computational budgets. Experiments on a coupled-oscillator benchmark validate the passivity certificates at numerical roundoff (on the order of 10e-14 in double precision) and show that the reported RMS state error decays monotonically with increasing inner-iteration budgets, consistent with the hard-coupling limit.
• Abstract（参考訳）: 大規模ロボットシステムの並列シミュレーションと制御は、分割された時間ステップに依存することが多いが、有限要素結合は、各サブシステムが受動的である場合でも、電力の一貫性を侵害することによって、刺激的なエネルギーを注入することができる。 この手紙は、ダグラス-ラフフォード(DR)分割スキームを散乱(波動)座標に埋め込むことにより、ポート-ハミルトン部分系に対する新しいエネルギーセーフで早期に決定可能な反復結合を提案する。 損失のない相互接続は波動領域の直交制約として実施され、各サブシステムは1ステップ積分器によって誘導される離散時間散乱ポートマップに寄与する。 サブシステムの時間ステップと軽度インピーダンス調整条件における離散的通過条件の下では、有限内接予算に対して結合されたマクロステップの離散的通過性を証明し、残りのミスマッチを明示的な残差で捕捉する。 内部予算が増加するにつれて、分割された更新は、同じ積分器によって誘導されるモノリシックな離散時間更新に収束する。 結合オシレータベンチマークの実験は、数値的なラウンドオフ(倍精度で10e-14の順序で)における通過証明書を検証し、報告されたRMS状態誤差は、ハードカップリング限界と整合して、インナーイテレーション予算の増加とともに単調に崩壊することを示した。

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