使用Drake设计LQR控制器时遭遇抽象值端口错误的咨询

错误含义解析 #

• 抽象值端口指的是该端口传输的数据并非数值向量类型（如float/double数组），而是Drake定义的抽象数据结构（比如SceneGraph的几何查询结果、场景图消息这类非数值型数据）。
• Linearize函数底层依赖的FirstOrderTaylorApproximation只能处理数值向量类型的输入输出端口，因为线性化需要对数值计算雅克比矩阵，抽象类型无法进行求导运算，因此触发该错误。

代码问题分析 #

你直接对绑定了SceneGraph的MultibodyPlant调用Linearize，此时系统会包含SceneGraph相关的抽象输入/输出端口，这些端口不属于动力学分析需要的数值端口，导致线性化工具误将抽象端口纳入处理范围。

修复方案 #

修改Linearize调用，明确指定要线性化的输入端口（驱动输入端口）和输出端口（状态输出端口），避免包含抽象端口：

# 替换原Linearize调用代码
actuation_port = plant.get_actuation_input_port()
state_output_port = plant.get_state_output_port()
linear = Linearize(plant, context, 
                   input_port_indexes=[actuation_port.get_index()],
                   output_port_indexes=[state_output_port.get_index()])

另外，你代码中MatrixGain(-K )这一行是无效冗余代码，直接保留controller = builder.AddSystem(MatrixGain(-K))即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者TDillon97