《離散控制原理》課程教學(xué)大綱（本科）

1、離散控制原理（Discrete Control Principle）課程代碼：（無需填寫）學(xué)分：2學(xué)時(shí)：32 （其中：課堂教學(xué)學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0上機(jī)學(xué)時(shí)：0課程實(shí)踐學(xué)時(shí):0 ）先修課程：自動(dòng)控制原理；現(xiàn)代控制理論適用專業(yè)：自動(dòng)化教材：（離散時(shí)間控制系統(tǒng)，尾形克彥，電子工業(yè)出版社，2014年）一、課程性質(zhì)與教學(xué)目標(biāo)（一）課程性質(zhì)專業(yè)選修課（二）教學(xué)目標(biāo)（需包括知識(shí)、能力與素質(zhì)方面的內(nèi)容）離散控制原理系統(tǒng)介紹離散時(shí)間控制系統(tǒng)的基本概念、基礎(chǔ)理論及分析和 設(shè)計(jì)方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步掌握離散控制原理的基本知識(shí)及其分析方法, 對(duì)控制理論有更全面的了解，為后續(xù)專業(yè)課和畢業(yè)設(shè)計(jì)打好理論基礎(chǔ)。

2、課程的具體目標(biāo) 如下：.知識(shí)方面離散時(shí)間控制系統(tǒng)研究中必需的z變換理論；離散時(shí)間系統(tǒng)的z平面分析方法，包 括沖激采樣、數(shù)據(jù)保持、采樣定理、脈沖傳遞函數(shù)和數(shù)字濾波器等；利用傳統(tǒng)方法進(jìn)行 離散時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；離散時(shí)間系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析方法；極點(diǎn)配置和觀測(cè)器設(shè)計(jì)， 包括可控性、可觀測(cè)性、極點(diǎn)配置、狀態(tài)觀測(cè)器和伺服系統(tǒng)；離散時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 多項(xiàng)式方程法；有限階和無限階二次型最優(yōu)控制問題。.能力與素質(zhì)方面掌握離散時(shí)間控制系統(tǒng)的基本概念、基礎(chǔ)理論以及分析和設(shè)計(jì)方法，并且具備一定 運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決相關(guān)實(shí)際控制問題的能力。二、課程內(nèi)容與教學(xué)要求（按章撰寫）第一章緒論（一）教學(xué)內(nèi)容.引言.數(shù)字控制系統(tǒng)

3、.量化和量化誤差.數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換和分配系統(tǒng)（二）教學(xué)要求了解本課程的學(xué)習(xí)意義；掌握幾類典型離散控制系統(tǒng)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)數(shù)字控制系統(tǒng)，量化與量化誤差，數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換。.難點(diǎn)量化，數(shù)據(jù)的采集與轉(zhuǎn)換。第二章z變換（一）教學(xué)內(nèi)容Z變換初等函數(shù)的z變換z變換的重要性質(zhì)和定理z反變換利用z變換法解差分方程（二）教學(xué)要求.熟練掌握Z變換與Z反變換；.掌握z變換的重要性質(zhì)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)Z變換與Z反變換，Z變換的重要性質(zhì)和定理。.難點(diǎn)Z變換與Z反變換，Z變換的重要性質(zhì)和定理。第三章離散時(shí)間控制系統(tǒng)的Z平面分析（一）教學(xué)內(nèi)容.沖激采樣和數(shù)據(jù)保持.求解z變換的卷積積分法.由采樣信號(hào)還原連續(xù)信號(hào).脈

4、沖傳遞函數(shù).數(shù)字控制器與數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)（二）教學(xué)要求.正確理解沖激采樣和數(shù)據(jù)保持的概念。.掌握卷積積分法，掌握由采樣信號(hào)還原連續(xù)信號(hào)。.掌握脈沖傳遞函數(shù)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)沖激采樣和數(shù)據(jù)保持，卷積積分法，采樣信號(hào)還原連續(xù)信號(hào)，脈沖傳遞函數(shù)。.難點(diǎn)卷積積分法，數(shù)字控制器與數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)。第四章離散時(shí)間控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法（一）教學(xué)內(nèi)容l.s平面到z平面的映射.z平面內(nèi)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析.暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析.根軌跡設(shè)計(jì)法.頻率響應(yīng)設(shè)計(jì)法.解析設(shè)計(jì)法（二）教學(xué)要求掌握離散時(shí)間控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方法。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)z平面內(nèi)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析，解析設(shè)計(jì)法。

5、2灘點(diǎn)根軌跡設(shè)計(jì)法，頻率響應(yīng)設(shè)計(jì)法，解析設(shè)計(jì)法。第五章狀態(tài)空間分析（一）教學(xué)內(nèi)容.離散時(shí)間系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示法.脈沖傳遞函數(shù)矩陣.連續(xù)時(shí)間狀態(tài)空間方程的離散化.李雅普諾夫穩(wěn)定性分析（二）教學(xué)要求.掌握離散時(shí)間系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示法。.掌握脈沖傳遞函數(shù)矩陣和連續(xù)時(shí)間狀態(tài)空間方程的離散化。.掌握李雅普諾夫穩(wěn)定性分析方法。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)脈沖傳遞函數(shù)矩陣和連續(xù)時(shí)間狀態(tài)空間方程的離散化，李雅普諾夫穩(wěn)定性分析方 法。.難點(diǎn)李雅普諾夫穩(wěn)定性分析。第六章極點(diǎn)配置和觀測(cè)器設(shè)計(jì)（一）教學(xué)內(nèi)容.可控性、可觀性.狀態(tài)空間分析和設(shè)計(jì)中的有用變換.極點(diǎn)配置設(shè)計(jì).狀態(tài)觀測(cè)器.伺服系統(tǒng)（二）教學(xué)要求.正確理解離散時(shí)間系

6、統(tǒng)可控性與可觀性概念。.掌握狀態(tài)空間分析和設(shè)計(jì)中的有用變換。.掌握極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)和狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)和狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)。.難點(diǎn)極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)和狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)，伺服系統(tǒng)。第七章控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多項(xiàng)式方程法（一）教學(xué)內(nèi)容.丟番圖方程.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多項(xiàng)式方程法.模型匹配控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（二）教學(xué)要求.理解丟番圖方程。.掌握離散時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多項(xiàng)式方程法。.掌握模型匹配控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)L重點(diǎn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多項(xiàng)式方程法。.難點(diǎn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多項(xiàng)式方程法O第八章二次型最優(yōu)控制系統(tǒng)（一）教學(xué)內(nèi)容.二次型最優(yōu)控制.穩(wěn)態(tài)二次型最優(yōu)控制.伺服系統(tǒng)的二次型最優(yōu)控制（二）教

7、學(xué)要求.理解二次型最優(yōu)控制。.掌握穩(wěn)態(tài)二次型最優(yōu)控制和伺服系統(tǒng)的二次型最優(yōu)控制。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)二次型最優(yōu)控制和伺服系統(tǒng)的二次型最優(yōu)控制。.難點(diǎn)二次型最優(yōu)控制和伺服系統(tǒng)的二次型最優(yōu)控制。三、教學(xué)形式與學(xué)時(shí)分配（按序填寫）教學(xué)形式及學(xué)時(shí)分配課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)上機(jī)課程實(shí)踐小計(jì)第一章22第二章33第二早34第四章44第五章33第八早66第七章55第八章66合計(jì)3232注：課程實(shí)踐學(xué)時(shí)按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃列入表格。四、主要教學(xué)方法講授法、討論法。五、課程考核考核方式或途徑考核要求考核權(quán)重備注平時(shí)作業(yè)完成1020個(gè)習(xí)題，主要考核學(xué)生對(duì)每 節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握度，計(jì) 算全部作業(yè)的平均成績(jī)?cè)侔?5%計(jì)入 總成績(jī)；以隨機(jī)的形式，在每章內(nèi)容進(jìn) 行中或結(jié)束后，隨堂測(cè)試13題，主要 考核學(xué)生課堂的聽課效果和課后及地 復(fù)習(xí)消化本章知識(shí)的能力，最后按5% 計(jì)入課程總成績(jī)。20%根據(jù)平 時(shí)作業(yè) 得分取 平均值期末考試試卷題型包括計(jì)算題、分析題和綜合應(yīng) 用題3大類，以卷面成績(jī)的80%計(jì)入課 程總成績(jī)。80%注：1 .考核方式或途徑主要包括課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)、階段測(cè)試、期中考試、期末考試、大作 業(yè)、小論文、工程設(shè)計(jì)和作品等。.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式（開卷、閉卷）、工程設(shè)計(jì)要求等。.實(shí)驗(yàn)工程考核要求需說明對(duì)預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等考核要求。.考核權(quán)重指該考核方