現(xiàn)代控制理論課程教學大綱

1、現(xiàn)代控制理論課程教學大綱課程名稱：現(xiàn)代控制理論 / Modern Control Theory課程代碼：020204學時：48 學分： 3 講課學時： 48 上機/實驗學時： 考核方式：閉卷筆試先修課程：自動控制理論A、線性代數(shù)B適用專業(yè)：自動化開課院系：電子電氣工程學院自動化系教材：劉豹.現(xiàn)代控制理論. 機械工業(yè)出版社，2000.5 主要參考書：1 侯媛彬等. 現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ). 北京工業(yè)大學出版社，2006.12 鄭大鐘. 線性系統(tǒng)理論. 清華大學出版社，2001.63 胡壽松. 自動控制原理. 國防工業(yè)出版社，2002.1一、課程的性質(zhì)和任務(wù)本課程是自動化本科專業(yè)學生的必修課程，講述采樣

2、控制系統(tǒng)的分析和現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)知識。本課程注重從工程出發(fā)，避免過度的數(shù)學推導，注重基本概念和基本方法。二、教學內(nèi)容和基本要求第一章 緒論第二章 采樣控制理論簡介1. 采樣器和采樣信號2. 信號的恢復3. Z變換4. 采樣系統(tǒng)數(shù)學模型5. 采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定條件和代數(shù)判據(jù)6. 采樣系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差7特征根的分布與過渡過程 8最少拍采樣系統(tǒng)第三章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述1. 控制系統(tǒng)中狀態(tài)的基本概念 2. 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式3. 根據(jù)系統(tǒng)微分方程建立狀態(tài)空間表達式4. 系統(tǒng)傳遞函數(shù)陣與狀態(tài)空間表達式的相互轉(zhuǎn)換5. 系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的特征標準型6. 離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式7. 由離散系統(tǒng)的狀

3、態(tài)空間表達式求脈沖傳遞函數(shù)第四章 線性控制系統(tǒng)分析1. 線性定常齊次狀態(tài)方程的解2. 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣3. 線性定常非齊次狀態(tài)方程的解4. 線性時變系統(tǒng)方程的解5.離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的解6. 線性連續(xù)時間系統(tǒng)的離散化第五章 線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀測性1. 線性連續(xù)系統(tǒng)的能控性2. 線性連續(xù)系統(tǒng)的能觀測性3. 對偶原理4. 線性系統(tǒng)的能控標準型與能觀測標準型5. 線性定常離散系統(tǒng)的能控性與能觀測性6. 傳遞函數(shù)陣與能控性和能觀測性之間的關(guān)系第六章 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性1. 李雅普諾夫穩(wěn)定性定義2. 李雅普諾夫穩(wěn)定性定理3. 線性系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析第七章 狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器1. 狀態(tài)反饋和

4、輸出反饋2. 閉環(huán)系統(tǒng)的極點配置3. 狀態(tài)觀測器的設(shè)計4. 帶狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)要求學生了解采樣控制系統(tǒng)及其處理方法，掌握Z變換核差分方程的解法。掌握如何分析采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)質(zhì)量。了解狀態(tài)空間和狀態(tài)變量表達式，掌握微分方程、狀態(tài)方程和傳遞函數(shù)間的相互轉(zhuǎn)化。掌握齊次方程的求解，狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的求法和性質(zhì)，非齊次方程的求解。掌握能控性和能觀性的概念及判別準則，能控、能觀標準形的轉(zhuǎn)化。掌握李雅普諾夫穩(wěn)定性的概念、判據(jù)及其在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用。掌握線性系統(tǒng)的極點配置和狀態(tài)觀測器設(shè)計。三、教學時數(shù)分配課程內(nèi)容講課實驗習題課討論課課程設(shè)計上機小計緒論22采樣控制理論簡介628控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述8210線性控制系統(tǒng)分析628線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀測性628控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性44狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器426考試22共 計361248四、對學生能力培養(yǎng)的要求通過本課程的學習，使學生掌握采樣控制系統(tǒng)的分析和現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)知識，包括系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述及狀態(tài)方程求解，能控性和能觀測性，李雅譜諾夫穩(wěn)定性分析以及狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測設(shè)計等內(nèi)容。要求學生具備相