飞船推进的AI：控制飞船在x=0和v=0着陆的力
AI of spaceship's propulsion: control the force to land a ship at x=0 and v=0
我必须编写 AI 代码来控制游戏中 space 飞船的许多推进喷气机。
为简单起见：-
让 space 为一维。
宇宙飞船是一个点，只有一架飞机。
规则与问题
设x、v和a是space飞船的位置、速度、加速度。
设 F 为适用于船舶的射流力。
我知道 space 飞船的质量 m，假设 m=1。
这是一个总结：-
acceleration = F/m;
v = vOld + acceleration*timestep;
x = xOld + v*timestep;
objective是让船以0速度降落在某个位置:- x=0 and v=0.
AI可以"accelerate"或"decelerate"喷气式飞机:-
F+=flexibility;
or
F-=flexibility;
AI 可以访问当前 x、v 和 F。 AI也可以缓存。
我应该如何对 AI 进行编程？
我糟糕的解决方案
想法1：最后，x应该=0。
假设a是常量：-
(current x) + (current v) * t + 1/2 * a * t * t = 0
t 是一个神奇的数字 - 需要多少时间才能使 spaceship 的 x=0.
想法2：最后，v应该=0。
(current v) + a*t = 0
我混合了两种想法:-
if |x|>=thresholdX --> 使用想法 1
if |x|~0 --> 使用想法 2
介于两者之间 --> 2 个想法的平均权重
这里，thresholdX又是一个神奇的数字。
我使用等式中的 a 来找到合适的 F。 (F=ma)
这是一个结果:-
该图有噪声，因为质量是由另一个 AI 近似得出的，并且存在一些小的随机外力。
如果有人问，我可以 post 我的 C++ 代码（~100 行）。
首先 - 你是打算降落在一个物体上（有质量），还是只是在 space 中的某个任意点停下来？你的问题是 "land"，所以我假设是前者，在这种情况下你还需要考虑重力因素。这应该很容易做到：F_actual = F_engine - F_gravity.
其次 - 你在现实生活中会怎么做？现实生活中的飞行员希望 "establish" 他们的飞机在 "glide slope" 上（远在到达 运行 航线之前），飞机 "trimmed" 这样在理想条件下（无风，等）飞机可以在没有控制输入的情况下自行降落（我正在简化一点，并忽略耀斑等）
对于火箭，我可能想让自己处于这样一种情况，即在地面以上的某个安全高度，我的下降率是这样的，即在发动机 运行 保持恒定功率的情况下，火箭会自行降落到地面，除了在着陆点关闭发动机外，不需要我的额外输入。 （实际上，我希望飞行系统能让我在着陆时进行自动杀伤。）
要了解这是如何工作的，只需 运行 反过来解决问题。从 x=0, v=0 开始，到 a=some constant and reasonable acceleration that the engine can produce，绘制火箭上升时随时间变化的 x 和 v。显然，v=at（一条线）和 x 是这些值的总和（抛物线）。
那个抛物线就是你的"glide slope"。现在，与其尝试同时获得 x=0 和 v=0（没有 x 变为负数），您的问题变成了 "How do I hit the glide slope at a safe height?"。所以你的逻辑应该是这样的：
- 如果 x=0，则终止引擎。
- 否则，如果您在下滑道上，请将发动机功率设置为所需的（恒定）减速。坐等物理学为您完成所有艰苦的工作。
- 否则，如果 x < min_approach_height 并且您不在下滑道上，请努力燃烧以爬升。
- 否则，调整发动机功率以达到下滑道。
一些注意事项：
- "glide slope"，我并不是要暗示水平运动。我只是通过类比固定翼飞机来使用该术语。我的意思是
v 对 x 的情节允许常数 a 产生温和的着陆而无需额外的控制输入。
- 你降落的物体有大气层吗？如果是这样，你的火箭将有一个终端速度，在这种情况下，逻辑简化为：以足够快的速度进入大气层，以达到下滑道以上的终端速度。等待下滑道。当你爬上斜坡时，以恒定的功率发动引擎。亲吻地面时关闭引擎。
- 到现在为止，我一直忽略 "approximated" 质量和 "random external forces"。只要这些不会让你离下滑道太远，对力量的小调整应该会让你回到斜坡。下降时不断进行这些修正。如果您偏离斜坡太远，请使用 MAX BURN 并重试。
- 顺便说一句，如果不是因为那些随机效应，这种下滑道方法使得使用只有两个设置的引擎轻轻着陆相当简单，恒定减速功率和关闭。
- 我还没有解决你的问题，只是把它变成了一个不同的问题 - 但是，解决这个新问题应该会让你的游戏更加逼真（希望提高沉浸感）。此外，这个问题最终可能比原来的问题更简单（见上面的注释 2 和 4）。最后，尽早设置下滑道，然后只进行小的校正调整意味着您的 AI 不必处理极端情况，或提供极端控制输入。
嗯嗯 - 即使在编辑之后，这个 post 还是很长。我想我应该马上停止......现在。
第一步是实现手动控制的游戏。用物理学建立一个模拟，并为飞行员制作一些按钮。如果宇宙飞船的手动着陆比第一个 AI 原型的时间更有效。这通常实现为单臂老虎机，这意味着随机生成器计算加速度。用户除了观看和希望之外别无选择。下一个也将手动实现的 AI 原型使用伪随机生成器。这意味着，爆发在一定范围内，但仍然是随机的。问题不是，如果AI能够落地，问题是：需要AI 10次试验还是100次试验。降低故障率的最佳做法是使用 OP 中的规则。这些启发式方法并非在所有情况下都有效，它们只能改进伪随机生成器。有点像程序生成。
我必须编写 AI 代码来控制游戏中 space 飞船的许多推进喷气机。
为简单起见：-
让 space 为一维。
宇宙飞船是一个点，只有一架飞机。
规则与问题
设x、v和a是space飞船的位置、速度、加速度。
设 F 为适用于船舶的射流力。
我知道 space 飞船的质量 m，假设 m=1。
这是一个总结：-
acceleration = F/m;
v = vOld + acceleration*timestep;
x = xOld + v*timestep;
objective是让船以0速度降落在某个位置:- x=0 and v=0.
AI可以"accelerate"或"decelerate"喷气式飞机:-
F+=flexibility;
or
F-=flexibility;
AI 可以访问当前 x、v 和 F。 AI也可以缓存。
我应该如何对 AI 进行编程？
我糟糕的解决方案
想法1：最后，x应该=0。
假设a是常量：-
(current x) + (current v) * t + 1/2 * a * t * t = 0
t 是一个神奇的数字 - 需要多少时间才能使 spaceship 的 x=0.
想法2：最后，v应该=0。
(current v) + a*t = 0
我混合了两种想法:-
if |x|>=thresholdX --> 使用想法 1
if |x|~0 --> 使用想法 2
介于两者之间 --> 2 个想法的平均权重
这里，thresholdX又是一个神奇的数字。
我使用等式中的 a 来找到合适的 F。 (F=ma)
这是一个结果:-
该图有噪声，因为质量是由另一个 AI 近似得出的，并且存在一些小的随机外力。
如果有人问，我可以 post 我的 C++ 代码（~100 行）。
首先 - 你是打算降落在一个物体上（有质量），还是只是在 space 中的某个任意点停下来？你的问题是 "land"，所以我假设是前者，在这种情况下你还需要考虑重力因素。这应该很容易做到：F_actual = F_engine - F_gravity.
其次 - 你在现实生活中会怎么做？现实生活中的飞行员希望 "establish" 他们的飞机在 "glide slope" 上（远在到达 运行 航线之前），飞机 "trimmed" 这样在理想条件下（无风，等）飞机可以在没有控制输入的情况下自行降落（我正在简化一点，并忽略耀斑等）
对于火箭，我可能想让自己处于这样一种情况，即在地面以上的某个安全高度，我的下降率是这样的，即在发动机 运行 保持恒定功率的情况下，火箭会自行降落到地面，除了在着陆点关闭发动机外，不需要我的额外输入。 （实际上，我希望飞行系统能让我在着陆时进行自动杀伤。）
要了解这是如何工作的，只需 运行 反过来解决问题。从 x=0, v=0 开始，到 a=some constant and reasonable acceleration that the engine can produce，绘制火箭上升时随时间变化的 x 和 v。显然，v=at（一条线）和 x 是这些值的总和（抛物线）。
那个抛物线就是你的"glide slope"。现在，与其尝试同时获得 x=0 和 v=0（没有 x 变为负数），您的问题变成了 "How do I hit the glide slope at a safe height?"。所以你的逻辑应该是这样的：
- 如果 x=0，则终止引擎。
- 否则，如果您在下滑道上，请将发动机功率设置为所需的（恒定）减速。坐等物理学为您完成所有艰苦的工作。
- 否则，如果 x < min_approach_height 并且您不在下滑道上，请努力燃烧以爬升。
- 否则，调整发动机功率以达到下滑道。
一些注意事项：
- "glide slope"，我并不是要暗示水平运动。我只是通过类比固定翼飞机来使用该术语。我的意思是
v对x的情节允许常数a产生温和的着陆而无需额外的控制输入。 - 你降落的物体有大气层吗？如果是这样，你的火箭将有一个终端速度，在这种情况下，逻辑简化为：以足够快的速度进入大气层，以达到下滑道以上的终端速度。等待下滑道。当你爬上斜坡时，以恒定的功率发动引擎。亲吻地面时关闭引擎。
- 到现在为止，我一直忽略 "approximated" 质量和 "random external forces"。只要这些不会让你离下滑道太远，对力量的小调整应该会让你回到斜坡。下降时不断进行这些修正。如果您偏离斜坡太远，请使用 MAX BURN 并重试。
- 顺便说一句，如果不是因为那些随机效应，这种下滑道方法使得使用只有两个设置的引擎轻轻着陆相当简单，恒定减速功率和关闭。
- 我还没有解决你的问题，只是把它变成了一个不同的问题 - 但是，解决这个新问题应该会让你的游戏更加逼真（希望提高沉浸感）。此外，这个问题最终可能比原来的问题更简单（见上面的注释 2 和 4）。最后，尽早设置下滑道，然后只进行小的校正调整意味着您的 AI 不必处理极端情况，或提供极端控制输入。
嗯嗯 - 即使在编辑之后，这个 post 还是很长。我想我应该马上停止......现在。
第一步是实现手动控制的游戏。用物理学建立一个模拟，并为飞行员制作一些按钮。如果宇宙飞船的手动着陆比第一个 AI 原型的时间更有效。这通常实现为单臂老虎机，这意味着随机生成器计算加速度。用户除了观看和希望之外别无选择。下一个也将手动实现的 AI 原型使用伪随机生成器。这意味着，爆发在一定范围内，但仍然是随机的。问题不是，如果AI能够落地，问题是：需要AI 10次试验还是100次试验。降低故障率的最佳做法是使用 OP 中的规则。这些启发式方法并非在所有情况下都有效，它们只能改进伪随机生成器。有点像程序生成。