Parallel computing of two-parameter bifurcation diagrams of an electric arc model with chaotic dynamics using Nvidia CUDA and OpenMP technologies

• Autorzy: Pala Artur , Machaczek Marek

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.03.31

Warianty tytułu

PL

Równoległe i masowo równoległe obliczenia dwuparametrycznych diagramów bifurkacyjnych dla modelu łuku elektrycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents parallel and massively parallel calculations of two-parameter bifurcation diagrams of an electric arc model. A simple dynamical model of electric arc is used. Such a model can show complex two-parameter bifurcations with periodic and chaotic responses. Two different parallel computing technologies were used to implement the calculations. Parallel computations are implemented using the OpenMP library and CPU processors. Massively parallel computations are implemented using the Nvidia CUDA technology and GPU processors.

PL

W artykule przedstawiono równoległe i masowo równoległe obliczenia dwuparametrycznych diagramów bifurkacyjnych dla modelu łuku elektrycznego. Do analizy wykorzystano dynamiczny model łuku elektrycznego z okresowymi i chaotycznymi odpowiedziami. Do realizacji obliczeń wykorzystano dwie różne technologie. Obliczenia równoległe zaimplementowano przy użyciu biblioteki OpenMP i procesorów CPU. Obliczenia masowo równoległe zostały zaimplementowane przy użyciu technologii Nvidia CUDA i procesorów GPU.

Słowa kluczowe

EN

electric arcs; bifurcation; OpenMP; NVIDIA CUDA; Multi GPU; dynamical model; parallel computing

PL

łuk elektryczny; bifurkacja; OpenMP; Nvidia CUDA; wiele GPU; model dynamiczny; obliczenie równoległe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 3
• Strony: 138--142
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pala Artur

• Politechnika Opolska, Instytut Informatyki, Katedra Systemów Równoległych i Sztucznej Inteligencji, ul. Prószkowska 76, 45-758 Opole

autor

Machaczek Marek

• Politechnika Opolska, Instytut Informatyki, Katedra Systemów Równoległych i Sztucznej Inteligencji, ul. Prószkowska 76, 45-758 Opole

Bibliografia

• [1] R. F. Ammerman, T. Gammon, P. K. Sen and J. P. Nelson, DC-Arc models and incident energy calculations, IEEE Trans. Industry Appls., vol. 46, no. 5, pp. 1810–1819, Sept./Oct. 2010.
• [2] V. N. Sydorets and I. V. Pentegov, Deterministic Chaos in Nonlinear Circuits with Arcs, Kiev, Ukraine: Svarka, 2013 (in Russian).
• [3] I. V. Pentegov and V. N. Sydorets, Comparative analysis of models of dynamic welding arc, The Paton Welding Journal, vol. 12, pp. 45–48, 2015.
• [4] W. Marszalek and H. Podhaisky, 2D bifurcations and Newtonian properties of memristive Chua's circuits, EPL (Europhysics Letters), vol.113, no. 1, 10005, 2016.
• [5] W. Marszalek and J. Sadecki, 2D bifurcations and chaos in nonlinear circuits: a parallel computational approach, 15th Int. Conf. Synthesis, Modeling, Analysis and Simulation Methods and Applications to Circuit Design (SMACD), Prague (Czech Republic), 2-5 July 2018.
• [6] W. Marszalek, Autonomous implicit models of pinched hystereses with application to memristors, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 94, no. 4, pp. 13-16, 2018.
• [7] S. C. Hapra and R. P. Canale, Numerical Methods for Engineers, McGraw-Hill, 2011.
• [8] NVIDIA CORPORATION: Nvidia CUDA C Programming Guide, Nvidia Corporation 2015
• [9] NVIDIA CORPORATION: An Introduction to GPU Computing and CUDA Architecture, Nvidia Corporation 2011
• [10] D. B. Kirk, Wen-mei W. Hwu Programming Massively Parallel Processors: A Hands-on Approach, Morgan Kaufmann, 2010.
• [11] OpenMP, https://www.openmp.org/specifications/, 2018.
• [12] OpenMP, https://computing.llnl.gov/tutorials/openMP/, 2018.
• [13] A. Handkiewicz, P. Katarzyński, S. Szczęsny, M. Naumowicz, M. Melosik, P. Śniatała, M. Kropidłowski, Design automation of a lossless multiport network and its application to image filtering, Expert Systems with Applications, vol. 41, no. 5, 2014.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).