宇宙飞船推进的AI：控制力以在x=0和v=0处着陆

我需要编写AI来控制游戏中宇宙飞船的多个推进喷射器。

为了简化:-
设空间为一维。
宇宙飞船是一个点，且只有一个喷射器。

规则和问题

设x、v和a分别是宇宙飞船的位置、速度和加速度。
设F是施加在飞船上的喷射器的力。

我知道宇宙飞船的质量m，假设m=1。

这里是总结:-

acceleration = F/m;v = vOld + acceleration*timestep;x = xOld + v*timestep;

目标是在某个位置以0速度着陆飞船:- x=0和v=0。

AI可以“加速”或“减速”喷射器:-

F+=flexibility;or F-=flexibility;

AI可以访问当前的x、v和F。AI也可以缓存这些值。

我应该如何编程AI？

想法1：最后，x应该等于0。

假设a是常数:-

(current x) + (current v) * t + 1/2 * a * t * t = 0

t是一个魔法数字 – 需要多少时间才能使宇宙飞船的x=0。

想法2：最后，v应该等于0。

(current v) + a*t = 0

我混合了这两个想法:-

如果|x|>=thresholdX –> 使用想法1
如果|x|~0 –> 使用想法2
在两者之间 –> 两个想法的加权平均

这里，thresholdX是另一个魔法数字。
我使用方程中的a来找到合适的F。(F=ma)

结果如下:-

图表噪声较大，因为质量是由另一个AI近似计算的，并且存在一些小的随机外部力。

如果有人问，我可以发布我的C++代码（约100行）。

回答：

首先 – 你计划在有质量的物体上着陆，还是在太空中某个任意点停止？你的问题中提到“着陆”，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 – 在现实生活中你会怎么做？现实生活中的飞行员希望在“下滑道”上“建立”他们的飞机（在到达跑道之前），并使飞机“调整”到理想条件下（无风等）可以自行着陆的状态（我简化了一些，忽略了起飞等）。

对于火箭，我可能会希望自己处于一种状态，即在离地面一定安全高度时，我的下降速度使得在发动机以某种恒定功率运行的情况下，火箭可以自行降落到地面，而无需我额外的输入，除了在触地时关闭发动机。（实际上，我希望飞行系统允许我在触地时自动关闭发动机。）

为了了解这将如何工作，只需反向运行问题。从x=0, v=0开始，设a=发动机可以产生的某个常数和合理的加速度，绘制火箭上升时随时间变化的x和v。显然，v=at（一条直线），而x是这些值的总和（一个抛物线）。

这个抛物线就是你的“下滑道”。现在，与其试图同时使x=0和v=0（且x从不变为负值），你的问题变成了“如何在安全高度上击中下滑道？”。所以你的逻辑可能是这样的:

一些注意事项:

通过“下滑道”，我并不是指水平运动。我只是通过类比固定翼飞机使用这个术语。我的意思是v对x的绘图，允许恒定的a产生一个无需额外控制输入的轻柔触地。
你着陆的物体有大气层吗？如果有，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，以在下滑道上方达到终端速度。等待下滑道。当你击中斜坡时，以恒定功率点火发动机。在你触地时关闭发动机。
到目前为止，我忽略了“近似”质量和“随机外部力”。只要这些不会让你离下滑道太远，小幅调整功率应该能让你回到斜坡上。在下降过程中持续进行这些修正。如果你偏离斜坡太远，全力燃烧并重新尝试。
顺便说一句，如果不是因为这些随机效应，这种下滑道方法使得用只有两个设置的发动机（恒定减速度功率和关闭）轻轻着陆变得相当简单。
我并没有解决你的问题，只是把它变成了另一个问题 – 但是，解决这个新问题应该能让你的游戏更真实（希望能提高沉浸感）。此外，这个问题可能比原来的问题更简单（见上面的注释2和4）。最后，在下滑道上早早设置，然后只进行小的修正调整，意味着你的AI不需要处理极端情况，或提供极端的控制输入。

嗯 – 即使经过编辑，这篇文章还是很长。我认为我应该就此打住…..现在。