无源性控制

从能量角度设计控制器，让闭环系统只耗能、不凭空产生能量，从而稳定。

无源性控制是一类从能量出发设计非线性控制器的方法，这个名称由 Ortega 和 Spong 在 1989 年关于刚性机械臂自适应控制的综述中提出。系统「无源」指它储存能量的增加不超过外界输入的能量：存在储能函数 H ≥ 0，使 dH/dt ≤ uᵀy，其中 u 是输入、y 是对应的输出（如力和速度），uᵀy 就是输入功率。两个无源系统按功率守恒方式连接后仍然无源，因此机器人与人、与未知环境接触时更容易保证稳定。设计通常分两步：能量整形，把闭环储能函数改造成在目标状态处取最小值；阻尼注入，加入耗能项让能量持续下降并停在目标处。它不靠把非线性全部抵消（计算力矩控制的做法），往往对模型误差更稳健。遥操作、阻抗控制、人机协作里常用「能量罐」记账，防止通信延迟或变刚度破坏无源性。

例子ETH 的 Risiglione 等人（2021）给带机械臂的四足做力反馈遥操作：主从两端各设一个虚拟能量罐记录交换的能量，从端全身控制器把「罐内能量保持为正」作为约束，网络有延迟时整个回路仍保持无源、不致失稳。

也叫

基于无源性的控制、无源控制

相关

阻抗控制、李雅普诺夫稳定性、双边遥操作、计算力矩控制、重力补偿、物理人机交互

来源

Borja & Ortega, Introduction to Passivity-Based Control (arXiv 2608.15222)
Passivity-based control for haptic teleoperation of a legged manipulator in presence of time-delays (arXiv 2108.07658)
Wikipedia: Passivity (engineering)