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はじめに
オープンソースドライビングシミュレータであるCARLAの話。
今回はPID制御が弱かった理由と対策。
そして、かなり前の伏線を回収する時・・・(すっかり忘れてた。)
一般的なPID制御のゲイン調整の話。
しかし、制御周期が変わった時はどうなるのって話。
などなど。
登場人物
博識フクロウのフクさん
イラストACにて公開の「kino_k」さんのイラストを使用しています。
https://www.ac-illust.com/main/profile.php?id=iKciwKA9&area=1
エンジニア歴8年の太郎くん
イラストACにて公開の「しのみ」さんのイラストを使用しています。
https://www.ac-illust.com/main/profile.php?id=uCKphAW2&area=1
制御が弱い？
で、
前回はPIDの制御が弱いってところで話が終わったわけなんだけど。
そうだね。
どうしよっか？
それはこっちのセリフ！！
理由は何だと思う？
うーん。
制御が弱いからPIDのPゲインかIゲインが低いのかな？
まぁ普通はそう思うよね。
というかPID制御という観点に於いては正しい。
その言い方だと間違ってるって感じだな。
今回のPID制御の想定制御周期っていくつ？
\(10[ms]\)のはずだよ。
じゃー、今回のPID制御が呼ばれている周期は？
あれ？いくつになるんだろ？
前回、なんか追加したよね？
あ！sleep(0.2)ってのを追加した！
ということは\(200[ms]\)周期になってる？！
\(200[ms]\)周期ぴったりかはわからないけど、
少なくとも\(200[ms]\)以上の周期にはなってるはずだよ。
ということはそれに合わせてPゲインとIゲインを上げないとまずいってことか？！
不正解。
これを忘れたの？
あ。そういえば、時間も調整可能なパラメータにするって話があったね。
と、言うことは積分単位時間を\(200[ms]\)にすれば解決か？！
不正解。
惜しい。もう一歩。
後はなんだー！わからん！
ここで伏線回収だ！！
伏線回収(可変周期PID制御)
以前、可変周期PIDってのやったと思う。
あ、積分単位時間を状況に応じて可変にするやつだ！
そうそう。
おーーー！
こうなることが分かって伏線を張っていたのかーー！！
(こうなることが分かっていたらキミに近づいてないよ)
その通り。
どうしても周期が設定できないことはシミュレーションに於いては良くあること。
今回にように、リアルタイム性が担保できない際は、時間が変動することを許容するしかない。
幸い、可変周期PIDは数式レベルでは同一であることは確認が取れているので、
これを使ってしまおう。
ということは、PIDの入力に時間[ms]を追加だね。
そうだね。
前回時間との差分がその時の積分単位時間になるからね。
んー。今回の場合、どこから時間をもらえば・・・。
game_loop関数の
clock = pygame.time.Clock()
ってところで時間管理オブジェクトを取得して、
そのまま引数で、parse_eventsメソッドに渡ってるんで、それを使うのが楽そうだね。
よし！なんとなくわかった！
次回までにいろいろ調整しておく！
まとめ
まとめだよ。
- PID制御が弱い場合、PゲインかIゲインを調整するのが一般的。
- しかし、今回はそもそも想定周期が異なっていた。
- 時間の刻み(タイムスタンプ)が明確であれば、前回値との差で時間差が特定できる。
- この時間差を積分単位時間としてPIDの演算に組み込むことができる。
- (無事、伏線回収！)
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