定制4-DOF刚体机械臂的最优控制与结构信息梯度优化

本工作通过将降阶庞特里亚金最大值原理（PMP）控制器与物理信息梯度下降阶段相结合，为定制4-DOF刚体机械臂开发了一个以控制为中心的框架。降阶PMP模型为关节加速度提供了闭式最优控制律，而梯度下降模块通过直接由完整刚体动力学构建的成本泛函来确定相应的时间 horizon。结构力学反力分析仅用于初始化可行的关节速度——最关键的是方位角分量——确保优化器从物理上允许的区域开始。由此产生的运动学轨迹和动力学一致的时间 horizon随后被提供给符号欧拉-拉格朗日模型，以生成闭式逆动力学输入。该流程在嵌入机械臂物理约束和载荷行为的同时，保持了严格的控制论结构，并以计算高效的方式实现。