宇宙飞船推进器的AI：在x = 0和v = 0时控制着陆船的力量

Question

我必须编写AI来控制游戏中太空船的许多推进喷气机。

为简单起见： -
让空间为1D 宇宙飞船是一个点，只有一架喷气机。

规则和问题

让x，v和a为宇宙飞船的位置，速度和加速度。
让F成为适用于船舶的喷射力。

我知道宇宙飞船的质量m，让我们说m = 1。

以下是摘要： -

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

目标是将船降落在0速度的某个位置： - x = 0且v = 0。

AI可以加速＆＃34;或者＆＃34;减速＆＃34;喷气机： -

F+=flexibility;
or 
F-=flexibility;

AI可以访问当前x，v和F。 AI也可以缓存它。

我该如何编程AI？

我糟糕的解决方案

创意1：最后，x应该= 0。

假设a是常数： -

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

t是一个神奇的数字 - 需要多长时间才能使宇宙飞船x = 0。

创意2：最后，v应该= 0。

(current v) + a*t = 0

我混合了两个想法： -

if |x|>=thresholdX - ＆gt;使用想法1
if |x|~0 - ＆gt;用意念2
介于两者之间 - ＆gt;重量平均为2个想法

在这里，thresholdX是另一个神奇的数字 我使用等式中的a来找到合适的F。 （F=ma）

结果如下： -

图形有噪声，因为质量近似于另一个AI，并且存在一些小的随机外力。

如果有人问，我可以发布我的C ++代码（~100行）。

Answer 1

首先 - 您是否打算登陆身体（有质量），或者只是在太空中的某个任意点停下来？你的问题是“土地”，所以我假设前者，在这种情况下你也需要考虑引力。这应该很容易做到：F_actual = F_engine - F_gravity。

其次 - 你会如何在现实生活中做到这一点？现实生活中的飞行员希望在“滑行坡道”（在到达跑道之前）“建立”他们的飞机，飞机“修剪”，以便在理想条件下（没有风等），飞机可以自行着陆而无法控制输入（我简化了一点，忽略了耀斑等）。

对于火箭，我可能想让自己进入一种情况，即在地面以上的某个安全高度，我的下降速度是这样的，当发动机以一定的恒定功率运转时，火箭将通过以下方式落地：本身，没有额外的输入，除了在着陆点杀死引擎。 （实际上，我希望飞行系统允许我在触地得分时自动杀死。）

要了解这是如何工作的，只需反过来运行问题。从x=0, v=0开始，使用a=some constant and reasonable acceleration that the engine can produce，随着火箭上升，随着时间的推移绘制x和v。显然，v=at（一条线）和x是这些值的总和（一条抛物线）。

抛物线是你的“滑坡”。现在，而不是试图同时获得x=0和v=0（没有x变为负数），你的问题就变成了“如何在安全高度撞击滑翔坡？”。所以你的逻辑就像：

1. 如果x = 0，则杀死引擎。
2. 否则，如果您在滑行斜坡上，请将发动机功率设置为所需（恒定）减速。坐下来等待物理学为你完成所有艰苦工作。
3. 否则，如果x < min_approach_height，你不在滑坡上，燃烧得足以攀爬。
4. 否则，调整发动机功率以达到下滑斜率。

一些注意事项：

1. 通过“滑行斜坡”，我并不是指暗示水平运动。我只是将这个术语用于固定翼飞机。我的意思是v对x的情节，允许常数a产生轻柔的触地，而无需额外的控制输入。
2. 你登陆的身体是否有气氛？如果是这样，你的火箭会有一个终端速度，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滑翔斜率以上的终端速度。等待滑坡。当你撞到斜坡时，以恒定功率发动引擎。在你亲吻地面时杀死发动机。
3. 到现在为止，我已经忽略了“近似”质量和“随机外力”。只要这些不会导致您离滑行斜坡太远，对功率的小幅调整应该会让您回到坡度。下降时连续进行这些修正。如果你偏离斜坡太远，MAX BURN再试一次。
4. 顺便提一下，如果不是那些随机效果，这种滑行斜坡方法可以让发动机轻松着陆，只有两个设置，恒定的减速功率和关闭。
5. 我没有解决你的问题，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让你的游戏更加真实（希望改善沉浸感）。此外，这个问题可能最终比原始问题更简单（见上面的注释2和4）。最后，尽早设置滑行斜率，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 - 即使在编辑之后，这篇文章也很长。我想我现在应该停止.....。

Answer 2

第一步是用手动控制来实现游戏。用物理学建立模拟并为飞行员制作一些按钮。如果太空船的手动着陆比第一个AI原型的时间有效。这通常被实施为单臂强盗，这意味着随机发生器计算加速度。除了观察和希望，用户没有其他可能性。下一个AI原型也将手工实现，使用伪随机发生器。这意味着，爆发在一定范围内，但仍然是随机的。问题不在于，如果AI能够着陆，问题是：需要AI 10试验或100次试验。降低故障率的最佳做法是使用OP中的规则。这些启发式方法在每种情况下都不起作用，它们只能改进伪随机生成器。这有点像程序生成。