实际上限制Box2D的最大速度

Question

我希望限制物体的最大行进速度。

问题是，即使我按照此答案所建议的做法：

/* after applying forces from input for example */
b2Vec2 vel = body->GetLinearVelocity();
float speed = vel.Normalize();//normalizes vector and returns length
if ( speed > maxSpeed ) 
    body->SetLinearVelocity( maxSpeed * vel );

假设在限制速度之前，我对物体施加了巨大的力量，怎么办呢？即使线性速度此刻被限制为最大速度，下一个时间步骤中，Box2D将考虑b2Body::m_force值，并有效地使我的物体移动得比最大速度更快。

因此，我想到了这个解决方案（不得不将b2Body::m_force移到公共位置）：

if ( speed > maxSpeed ) {
    body->SetLinearVelocity( maxSpeed * vel );
    body->m_force = b2Vec2(0, 0)
}

然而，这仍然不能很好地解决问题。

如果速度略小于最大速度，则条件不会被触发，但m_force值仍将足够大，以致于增加速度过多？

关键是我无法准确预测力量如何影响速度，因为我使用delta累加器进行步进，并且我不知道需要多少物理步骤才能到达目标。

除了在Box2D源代码中直接限制积分位置之前的速度之外，还有其他处理方式吗？

- Pythagoras of Samos

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为什么不只是把施加的力相加，而是每一步都只施加到您首选的最大值（并通过最大值减少施加的力）？ - Wilbert

为什么不在时间步骤之后进行夹紧呢？ - iforce2d

Answer 1

我第一次尝试解决这个问题是通过简单地执行以上代码片段，而不是每个循环，而是每个物理子步骤，这意味着如果我的delta accumulator 告诉我必须执行nb2World :: Step ，我也会将速度限制n次：

// source code taken form above link and modified for my purposes
for (int i = 0; i < nStepsClamped; ++ i)
{
    resetSmoothStates_ ();

    // here I execute whole systems that apply accelerations, drag forces and limit maximum velocities
    // ...
    if ( speed > maxSpeed ) 
         body->SetLinearVelocity( maxSpeed * vel );
    // ...

    singleStep_ (FIXED_TIMESTEP);

    // NOTE I'M CLEARING FORCES EVERY SUBSTEP to avoid excessive accumulation
    world_->ClearForces ();
}

现在，这使我保持恒定的速度，而不受帧率的影响（这是我的主要关注点，因为我的移动很抖动），但并不总是小于或等于最大速度。同样的情况：想象一下，在限制速度并执行b2World :: Step之前施加了巨大的力量。

现在，我可以根据当前速度计算应该施加的实际力量，因为我知道这个力量只会被施加一次，直到下一次验证，但是还有另一个简单的解决方案，我已经提到并最终坚持使用：

1. Go to Box2D\Dynamics\b2Body.h
2. Add float32 m_max_speed public member and initialize it with -1.f so initially we don't limit velocities for any body.
3. Go to Box2D\Dynamics\b2Island.cpp.
4. Locate line number 222.

5. Add following if condition:

   m_positions[i].c = c;
   m_positions[i].a = a;
   
   if (b->m_max_speed >= 0.f) {
       float32 speed = v.Normalize();
       if (speed > b->m_max_speed)
           v *= b->m_max_speed;
       else v *= speed;
   }
   
   m_velocities[i].v = v;
   m_velocities[i].w = w; 
   

即使没有我上面描述的子步骤，这也可以正常工作，但请记住，如果您要模拟空气阻力，每个子步骤应用阻力力将确保模拟的正确性，即使帧速率不同。

- Pythagoras of Samos

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我喜欢解决方案1。嗨，Patryk，使用substep之前是否需要设置一些选项？例如设置autoClearForces = false等等，还有其他的吗？因为我尝试了几次，似乎失败了，固定时间步长效果不是很好。你有一些演示代码吗？非常感谢！ - SexyBoooom

Answer 2

首先，你需要自问谁可以对一个物体施加力。Box2D本身可以通过接触和重力影响物体。接触不使用力，而是脉冲。要管理它们，设置联系人侦听器并修改normalImpulses and tangentImpulses。我认为重力不能太大地影响身体，但也可以通过b2BodyDef::gravityScale进行控制。如果您的代码应用了一些手动力，则引入一些代理接口来管理它们可能会有用。

我看不到任何简单的方法，因为在每个步骤中，box2d都会进行几个速度和位置迭代。因此，在步骤开始时施加的力和脉冲将相应地导致位置的变化。

我无法想象严格的速度方式，除非黑客box2d源代码。顺便说一下，我认为这不是一个坏的选择。例如，在Dynamics/b2Island.cpp:219（b2Island::Solve）中插入对w和v变量的限制。

- Pavel