如何在 Drake 的自定义工厂中设置输入端口？

Question

我目前正致力于在 Drake 中实现一个非线性系统，所以我一直在设置一个 LeafSystem 作为我的工厂。在此 tutorial 之后，我能够使系统的被动版本正常运行（无可变控制输入）。但是本教程不包括在这些自定义系统中定义输入，我也没有找到任何示例。有人可以帮我解决下面列出的几个问题吗？

如下图代码，我只是简单的猜测了DeclareVectorInputPort这个函数，但是感觉应该还有类似于CopyStateOut的第三个回调。我是否应该添加一个仅将输入端口设置为标量 phi（我想要的电压输入）的回调？
当我调用CalcTimeDerivatives时，我应该如何访问phi？它应该作为另一个参数传递还是应该使用上述回调将 phi 设置为 DEAContinuousSys 的某个可调用成员？
在CalcTimeDerivatives的末尾，我也觉得应该有一种更有效的方法来将所有导数（速度和加速度）设置为单个向量，而不是单独分配[=19的每个索引=]，但我无法弄清楚。提示？

from pydrake.systems.framework import BasicVector, LeafSystem

class DEAContinuousSys(LeafSystem):
  def __init__(self):
    LeafSystem.__init__(self)

    self.DeclareContinuousState(2) # two state variables: lam, lam_d
    self.DeclareVectorOutputPort('Lam', BasicVector(2), self.CopyStateOut) # two outputs: lam_d, lam_dd
    self.DeclareVectorInputPort('phi', BasicVector(1)) # help: guessed at this one, do I need a third argument?

  # TODO: add input instead of constant phi
  def DoCalcTimeDerivatives(self, context, derivatives): 
    Lam = context.get_continuous_state_vector() # get state
    Lam = Lam.get_value() # cast as regular array
    Lam_d = DEA.dynamics(Lam, None, phi) # derive acceleration (no timestep required) TODO: CONNECT VOLTAGE INPUT
    derivatives.get_mutable_vector().SetAtIndex(0, Lam_d[0]) # set velocity
    derivatives.get_mutable_vector().SetAtIndex(1, Lam_d[1]) # set acceleration

  def CopyStateOut(self, context, output):
    Lam = context.get_continuous_state_vector().CopyToVector()
    output.SetFromVector(Lam)

continuous_sys = DEAContinuousSys()

Answer 1

你的开端不错！通常输入端口连接到其他系统的输出端口，因此它们不需要有自己的 "Calc" 方法。但是，您也可以使用 port.FixValue(context, value)（DeclareVectorInputPort() 返回 port 对象）将它们设置为固定值。 Here 是 C++ 文档的 link。我不确定 Python 是否等效，但应该非常相似。

如果 C++ 文档不充分，希望其他人可以为您指出 Python 示例。

Answer 2

您可以看看欠驱动笔记中的 quadrotor2d 示例： https://github.com/RussTedrake/underactuated/blob/master/underactuated/quadrotor2d.py#L44

如何在 Drake 的自定义工厂中设置输入端口？

How do you set up input ports in custom plants in Drake?

drake