Pydrake：set_realtime_rate需AdvanceTo调用后生效，InitializeParams能否解决？

环境配置 #

• drake 1.9.0
• python 3.7
• 系统：ubuntu 20.04
• 工具：pycharm、Meshcat viz

我将一台KUKA机械臂固定在世界坐标系中，通过Differential Inverse Kinematics控制器和Inverse Dynamics控制器处理笛卡尔轨迹指令，实现轨迹跟踪。

仿真刚启动时，机械臂运行速度达到实时速率的400%以上，直到首次调用AdvanceTo(t+0.1)对应的时间点，才会遵守我在Initialize()步骤前设置的set_realtime_rate(0.1%)。

我希望仿真全程都能遵守设定的实时速率，请问是否可以通过InitializeParams来实现？目前InitializeParams的相关文档内容较为匮乏。

代码片段 #

# Set up the simulation
simulator = Simulator(diagram, context)
simulator.set_target_realtime_rate(0.10)
simulator.Initialize()

# Add a button to start the simulation
start_sim_button = 'Start Simulation'
meshcat.AddButton(start_sim_button)

# Wait until the start button is pressed before beginning the simulation
print(f'Press the \'{start_sim_button}\' to start the simulation')
while meshcat.GetButtonClicks(start_sim_button) < 1:
    time.sleep(1.0)

# Replace the start button with a stop button
meshcat.DeleteButton(start_sim_button)
stop_sim_button = 'Stop Simulation'
meshcat.AddButton(stop_sim_button)

# Wait until the stop button is pressed before stopping the simulation
print(f'Press the \'{stop_sim_button}\' to stop the simulation')

# Add simulation monitors
...

while meshcat.GetButtonClicks(stop_sim_button) < 1:
    # Advance the simulation
    t = simulator.get_context().get_time()
    simulator.AdvanceTo(t + 0.1)

InitializeParams主要用于配置仿真初始化时的状态逻辑（如是否跳过离散更新、设置初始时间等），无法直接控制实时速率的生效时机。

问题根源 #

调用simulator.Initialize()后，仿真会执行一次初始状态更新（包括离散系统的初始化步），这一步属于初始化流程，不受实时速率限制约束。而你在初始化后等待按钮的这段时间，初始化阶段的状态更新已经让机械臂产生了超速运动。

可行解决方式 #

1. 延迟Initialize()调用（推荐）
   将simulator.Initialize()移到用户点击启动按钮之后执行，确保初始化阶段的状态更新也在实时速率限制下进行：

# Wait until the start button is pressed before beginning the simulation
print(f'Press the \'{start_sim_button}\' to start the simulation')
while meshcat.GetButtonClicks(start_sim_button) < 1:
    time.sleep(1.0)

# 移到此处初始化仿真
simulator.Initialize()

# Replace the start button with a stop button
meshcat.DeleteButton(start_sim_button)
stop_sim_button = 'Stop Simulation'
meshcat.AddButton(stop_sim_button)

2. 跳过初始化阶段的离散更新（慎用）
   如果必须提前调用Initialize()，可通过InitializeParams的skip_discrete_update参数跳过初始化时的离散系统更新，但这可能导致系统初始状态不符合预期：

from drake.systems import InitializeParams

params = InitializeParams(skip_discrete_update=True)
simulator.Initialize(params)

注意：该方法仅能跳过离散更新，连续系统的初始化仍可能产生快速变化，因此第一种方法更可靠。

总结：要让仿真全程遵守实时速率，最稳妥的方式是将Initialize()延迟到用户触发启动动作之后执行。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者L Wall