src/gromacs/pulling/pull.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37
  38 /*! \libinternal \file
  39  *
  40  *
  41  * \brief
  42  * This file contains datatypes and function declarations necessary
  43    for mdrun to interface with the pull code.
  44  *
  45  * \author Berk Hess
  46  *
  47  * \inlibraryapi
  48  */
  49
  50 #ifndef GMX_PULLING_PULL_H
  51 #define GMX_PULLING_PULL_H
  52
  53 #include "gromacs/fileio/filenm.h"
  54 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  55
  56 #ifdef __cplusplus
  57 extern "C" {
  58 #endif
  59
  60 struct t_pbc;
  61
  62 /*! \brief Get the distance to the reference and deviation for pull coord coord_ind.
  63  *
  64  * \param[in]  pull         The pull group.
  65  * \param[in]  coord_ind    Number of the pull coordinate.
  66  * \param[in]  pbc          Information structure about periodicity.
  67  * \param[in]  t            Time.
  68  * \param[out] dr           The pull coordinate difference vector.
  69  * \param[out] dev          The deviation from the reference distance.
  70  */
  71 void get_pull_coord_distance(const t_pull *pull,
  72                              int coord_ind,
  73                              const struct t_pbc *pbc, double t,
  74                              dvec dr, double *dev);
  75
  76
  77 /*! \brief Set the all the pull forces to zero.
  78  *
  79  * \param pull              The pull group.
  80  */
  81 void clear_pull_forces(t_pull *pull);
  82
  83
  84 /*! \brief Determine the COM pull forces and add them to f, return the potential
  85  *
  86  * \param[in] ePull      Enum defining the type of pulling: umbrella, const force, ...
  87  * \param[in] pull       The pull group.
  88  * \param[in] md         All atoms.
  89  * \param[in] pbc        Information struct about periodicity.
  90  * \param[in] cr         Struct for communication info.
  91  * \param[in] t          Time.
  92  * \param[in] lambda     The value of lambda in FEP calculations.
  93  * \param[in] x          Positions.
  94  * \param[in] f          Forces.
  95  * \param[in,out] vir    The virial, which, if != NULL, gets a pull correction.
  96  * \param[out] dvdlambda Pull contribution to dV/d(lambda).
  97  *
  98  * \returns The pull potential energy.
  99  */
 100 real pull_potential(int ePull, t_pull *pull, t_mdatoms *md, struct t_pbc *pbc,
 101                     t_commrec *cr, double t, real lambda,
 102                     rvec *x, rvec *f, tensor vir, real *dvdlambda);
 103
 104
 105 /*! \brief Constrain the coordinates xp in the directions in x
 106  * and also constrain v when v != NULL.
 107  *
 108  * \param[in] pull       The pull group.
 109  * \param[in] md         All atoms.
 110  * \param[in] pbc        Information struct about periodicity.
 111  * \param[in] cr         Struct for communication info.
 112  * \param[in] dt         The time step length.
 113  * \param[in] t          The time.
 114  * \param[in] x          Positions.
 115  * \param[in,out] xp     Updated x, can be NULL.
 116  * \param[in,out] v      Velocities, which may get a pull correction.
 117  * \param[in,out] vir    The virial, which, if != NULL, gets a pull correction.
 118  */
 119 void pull_constraint(t_pull *pull, t_mdatoms *md, struct t_pbc *pbc,
 120                      t_commrec *cr, double dt, double t,
 121                      rvec *x, rvec *xp, rvec *v, tensor vir);
 122
 123
 124 /*! \brief Make a selection of the home atoms for all pull groups.
 125  * Should be called at every domain decomposition.
 126  *
 127  * \param dd             Structure containing domain decomposition data.
 128  * \param pull           The pull group.
 129  * \param md             All atoms.
 130  */
 131 void dd_make_local_pull_groups(gmx_domdec_t *dd,
 132                                t_pull *pull, t_mdatoms *md);
 133
 134
 135 /*! \brief Get memory and initialize the fields of pull that still need it, and
 136  * do runtype specific initialization.
 137  *
 138  * \param fplog      General output file, normally md.log.
 139  * \param ir         The inputrec.
 140  * \param nfile      Number of files.
 141  * \param fnm        Standard filename struct.
 142  * \param mtop       The topology of the whole system.
 143  * \param cr         Struct for communication info.
 144  * \param oenv       Output options.
 145  * \param lambda     FEP lambda.
 146  * \param bOutFile   Open output files?
 147  * \param Flags      Flags passed over from main, used to determine
 148  *                   whether or not we are appending.
 149  */
 150 void init_pull(FILE              *fplog,
 151                t_inputrec        *ir,
 152                int                nfile,
 153                const t_filenm     fnm[],
 154                gmx_mtop_t        *mtop,
 155                t_commrec        * cr,
 156                const output_env_t oenv,
 157                real               lambda,
 158                gmx_bool           bOutFile,
 159                unsigned long      Flags);
 160
 161
 162 /*! \brief Close the pull output files.
 163  *
 164  * \param pull       The pull group.
 165  */
 166 void finish_pull(t_pull *pull);
 167
 168
 169 /*! \brief Print the pull output (x and/or f)
 170  *
 171  * \param pull     The pull group.
 172  * \param step     Time step number.
 173  * \param time     Time.
 174  */
 175 void pull_print_output(t_pull *pull, gmx_int64_t step, double time);
 176
 177
 178 /*! \brief Calculates centers of mass all pull groups.
 179  *
 180  * \param[in] cr       Struct for communication info.
 181  * \param[in] pull     The pull group.
 182  * \param[in] md       All atoms.
 183  * \param[in] pbc      Information struct about periodicity.
 184  * \param[in] t        Time, only used for cylinder ref.
 185  * \param[in] x        The local positions.
 186  * \param[in,out] xp   Updated x, can be NULL.
 187  *
 188  */
 189 void pull_calc_coms(t_commrec        *cr,
 190                     t_pull           *pull,
 191                     t_mdatoms        *md,
 192                     struct t_pbc     *pbc,
 193                     double            t,
 194                     rvec              x[],
 195                     rvec             *xp);
 196
 197 #ifdef __cplusplus
 198 }
 199 #endif
 200
 201 #endif