线性离散系统最优控制：前馈-反馈策略与扰动观测器

"该文研究了受到持续外界扰动的线性离散系统的前馈-反馈最优控制问题，探讨了系统动态特性已知但初始条件未知的情况。文章提出了最优控制律的存在唯一性条件，并提供了设计最优控制律的算法。通过采用降维扰动观测器解决了前馈-反馈控制律的实际可实现问题。文中还通过近海结构物振动控制的仿真案例，证明了所提设计算法的易实现性和在抑制扰动及增强鲁棒性方面的优势，与传统状态反馈最优控制相比有显著提升。" 本文是自然科学领域的学术论文，具体关注的是线性离散系统的控制策略。线性离散系统是一种在时间上离散、系统动态遵循线性关系的控制系统，广泛应用于工程、自动化等领域。在实际应用中，系统往往受到各种外界干扰，这些持续扰动可能影响系统的性能和稳定性。 文章的核心在于解决具有未知初始条件的持续扰动下的最优控制问题。前馈控制和反馈控制是控制理论中的两种基本策略。前馈控制依据预测到的扰动进行补偿，而反馈控制则根据系统的实际输出进行调整。在本文中，作者提出了前馈-反馈最优控制律的存在性和唯一性条件，这意味着存在一种理想的控制策略可以最大限度地减少扰动对系统的影响。 为了使这种最优控制律能够在实际系统中实施，文章引入了降维扰动观测器。扰动观测器是一种特殊类型的滤波器，用于估计系统中的未知扰动，从而帮助控制器做出更准确的决策。通过这种方法，解决了前馈-反馈控制律的物理不可实现问题，使得控制策略能够适应实际系统的限制。 文章的仿真案例基于近海结构物的振动控制，这是控制理论在实际工程中的典型应用。通过对比分析，验证了所提算法在抑制外部持续扰动以及提高系统鲁棒性方面的优越性。这一成果对于提升系统的控制性能和抗干扰能力具有重要意义，特别是在那些对稳定性要求极高的领域，如航空航天、电力系统和自动化生产线等。 总结来说，这篇论文对线性离散系统在扰动环境下的控制策略进行了深入研究，提出了一种结合前馈和反馈的最优控制方法，并通过实际案例证明了其有效性。这不仅为理论研究提供了新的视角，也为工程实践中应对扰动问题提供了有价值的解决方案。