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阻尼比

Damping Ratio进阶

衡量振动衰减快慢的无量纲数,决定系统回到平衡时会不会来回晃。

阻尼比 ζ 描述二阶系统(如质量-弹簧-阻尼系统)的阻尼程度:ζ = c / (2√(km)),m 是质量,k 是弹簧刚度,c 是阻尼系数,分母 2√(km) 叫临界阻尼。运动方程可写成 ẍ + 2ζωₙẋ + ωₙ²x = 0,ωₙ = √(k/m) 是固有频率。ζ<1 为欠阻尼,会冲过目标再回来、来回振荡;ζ=1 为临界阻尼,不超调且回到平衡最快;ζ>1 为过阻尼,不振荡但回得慢。关节 PD 控制可看成虚拟弹簧(Kp)加阻尼(Kd),调增益就是在调刚度和阻尼比。MuJoCo 的接触参数 solref 也用时间常数和阻尼比来设,阻尼比通常取 1(临界阻尼)。

例子把关节看成转动惯量 0.1 kg·m² 的转子,Kp=40 N·m/rad,要临界阻尼就取 Kd = 2√(40×0.1) = 4 N·m·s/rad;Kd 再小,关节到位时就会晃。

也叫
临界阻尼、Critical Damping、欠阻尼/过阻尼、ζ
相关
阻尼、质量-弹簧-阻尼系统、固有频率、PD 控制、刚度与阻尼增益、阶跃响应指标(超调 / 调节时间 / 稳态误差)
来源
Wikipedia: Damping(damping ratio)
MuJoCo Documentation: Modeling – Solver parameters(solref: timeconst, dampratio)

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