Simuladores 3D — Visão Geral
synapsys.viz.simview fornece janelas de simulação plug-and-play que combinam
renderização 3D em tempo real (PyVista) e telemetria (matplotlib) em uma única
interface PySide6 — pronta para receber qualquer controlador que você projetar.
O que você obtém com uma linha
from synapsys.viz import CartPoleView
CartPoleView().run()
Uma janela completa com:
- Painel 3D — animação física em tempo real (PyVista + VTK)
- Painel de telemetria — 4 gráficos matplotlib sincronizados (posição, ângulo, controle, retrato de fase)
- Barra de controles — botões de perturbação hold-to-apply, slider de magnitude, pausa/reset
- LQR automático — se nenhum controlador for passado, a lib lineariza o simulador e projeta um LQR internamente
- Captura de teclado global — A/D (perturbação), R (reset), Espaço (pausa), Q (fechar)
Arquitetura
SimulatorBase ← synapsys.simulators
│ dynamics(), step(), linearize()
│
SimViewBase ← synapsys.viz.simview._base (QMainWindow)
│ • cria janela Qt (splitter 3D + matplotlib)
│ • QTimer loop → _on_tick()
│ • auto-LQR via linearize() + lqr()
│ • teclado, perturbações, pausa, reset
│ • _build_all() chamado em run()
│
├── CartPoleView ← state: [x, ẋ, θ, θ̇]
├── PendulumView ← state: [θ, θ̇]
└── MassSpringDamperView ← state: [q, q̇] + setpoint tracking
Cada subclasse implementa apenas o que é específico do seu sistema físico (cena 3D, gráficos, HUD, parâmetros LQR). Todo o boilerplate Qt é herdado da base.
Simuladores disponíveis
| Classe | Sistema físico | Estado | Entradas | Perturbação |
|---|---|---|---|---|
CartPoleView | Carrinho + pêndulo | [x, ẋ, θ, θ̇] | Força no carrinho (N) | ◀/▶ força horizontal |
PendulumView | Pêndulo invertido | [θ, θ̇] | Torque na junta (N·m) | ↺/↻ torque angular |
MassSpringDamperView | Massa-mola-amortecedor | [q, q̇] | Força externa (N) | ◀/▶ força + setpoints 1/2/3 |
Comparação: código standalone vs. módulo da lib
| Abordagem | Linhas de código | Requer conhecimento de Qt? |
|---|---|---|
Arquivo viz3d_cartpole_qt.py (standalone) | ~470 linhas | Sim — layout, QTimer, splitter, canvas |
CartPoleView().run() | 1 linha | Não |
CartPoleView(controller=minha_rede).run() | 1 linha + sua função | Não |
Os arquivos standalone em examples/simulators/ continuam disponíveis como
referência didática para quem quiser entender a implementação interna ou criar
UIs altamente customizadas além do que a lib oferece.
Dependências
pip install synapsys[viz]
# ou individualmente:
pip install pyside6 pyvistaqt matplotlib numpy
Nota:
pyvistaqtrequer uma instalação de VTK compatível com Qt. Em ambientes headless (servidores sem display), usepyvistacom backend offscreen.