《現(xiàn)代控制理論》課程教學(xué)大綱

PAGE8頁/8頁《現(xiàn)代控制理論》課程教學(xué)大綱課程名稱：現(xiàn)代控制理論 課程類別：任意選修適用專業(yè)：電子信息工程 考核方式：考查總學(xué)時(shí)、學(xué)分：24學(xué)時(shí)1.5學(xué)分一、 課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)”線性代數(shù)”理論發(fā)展起來的一種自動(dòng)控制系統(tǒng)性能分析與設(shè)計(jì)的新方法。它由古典控制理論中的對(duì)單輸入單輸出系統(tǒng)的描述過渡到對(duì)多輸入古典控制理論古典控制理論到便于計(jì)算機(jī)求解的數(shù)學(xué)模型。為學(xué)生后續(xù)深造的課程《線性系統(tǒng)理論及應(yīng)用》、《智能控制系學(xué)目標(biāo)為：課程教學(xué)目標(biāo)1：掌握控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型含義，系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的類型及相互關(guān)系，并能夠建立常用線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。課程教學(xué)目標(biāo)2：掌握線性控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解方法。課程教學(xué)目標(biāo)3：掌握控制系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性判據(jù)，并利用判據(jù)判斷系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性。課程教學(xué)目標(biāo)4：熟悉利用李亞甫諾意義下的穩(wěn)定性的定義判斷控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。課程教學(xué)目標(biāo)1教學(xué)目標(biāo)2教學(xué)目標(biāo)3教學(xué)目標(biāo)4教學(xué)目標(biāo)

課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)的矩陣關(guān)系畢業(yè)要求1 231 2345678LHLLLLLLHLLLLLMHMMLLMMHMMLLMMMLMLLM二、課程教學(xué)要求通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握有關(guān)運(yùn)用狀態(tài)空間分析法定量和定性分析及綜合控制系統(tǒng)的基本理論、基本方法,為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。三、先修課程信號(hào)與系統(tǒng)、線性代數(shù)、自動(dòng)控制原理。四、課程教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立，線性控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)能控性與能觀測(cè)性和穩(wěn)定性分析，線性定常系統(tǒng)的綜合；教學(xué)難點(diǎn)：線性定常系統(tǒng)的綜合。五、課程教學(xué)方法與教學(xué)手段教學(xué)手段：多媒體輔助教學(xué)。六、課程教學(xué)內(nèi)容緒論（1學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容自動(dòng)控制與控制理論；控制理論發(fā)展簡(jiǎn)況；現(xiàn)代控制理論的基本內(nèi)容；本課程的基本任務(wù)。重、難點(diǎn)提示重點(diǎn)是控制理論的基本內(nèi)容、本課程的基本任務(wù)；難點(diǎn)是控制理論的基本內(nèi)容。第一章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（5學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容狀態(tài)空間表達(dá)式；由微分方程求狀態(tài)空間表達(dá)式；傳遞函數(shù)矩陣；離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述；線性變換；組合系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述；MATLAB進(jìn)行模型的轉(zhuǎn)換。重、難點(diǎn)提示MATLAB進(jìn)行模型的轉(zhuǎn)換；難點(diǎn)是狀態(tài)空間表達(dá)式的建立。第二章線性控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容線性定常系統(tǒng)齊次狀態(tài)方程的解；狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；線性定常系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程的解；線性時(shí)變系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析；線性系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)矩陣；線性連續(xù)系統(tǒng)方程的離散化；線性離散系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析；MATLAB求解系統(tǒng)方程。重、難點(diǎn)提示程的解；難點(diǎn)是求線性定常系統(tǒng)非齊次狀態(tài)方程的解。第三章控制系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容引言；能控性及其判據(jù)；能觀測(cè)性及其判據(jù)；離散系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性；對(duì)偶原理；能控標(biāo)準(zhǔn)型和能觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)型；能控性、能觀測(cè)性與傳遞函數(shù)的關(guān)系；系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解；實(shí)現(xiàn)問題；MATLAB的應(yīng)用。重、難點(diǎn)提示重點(diǎn)是系統(tǒng)能控性與能觀測(cè)性的含義及其判據(jù)、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解；難點(diǎn)是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解。第四章控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容引言；李亞普諾夫意義下的穩(wěn)定的定義；李雅普諾夫第二方法；線性連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；線性定常離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性；有界輸入-有界輸出穩(wěn)定；非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性。重、難點(diǎn)提示重點(diǎn)是李雅普諾夫意義下的穩(wěn)定、系統(tǒng)穩(wěn)定性的確定；難點(diǎn)是李雅普諾夫穩(wěn)定性的基本定理。第五章線性定常系統(tǒng)的綜合（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容引言；狀態(tài)反饋和輸出反饋；狀態(tài)反饋系統(tǒng)的極點(diǎn)配置；輸出反饋系統(tǒng)的極點(diǎn)配置；狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定問題；狀態(tài)重構(gòu)和狀態(tài)觀測(cè)器；降階觀測(cè)器；帶狀態(tài)觀測(cè)器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)；漸進(jìn)跟蹤與干擾抑制問題；解藕?jiǎn)栴}；(11)MATLAB重、難點(diǎn)提示和狀態(tài)觀測(cè)器；系統(tǒng)、漸進(jìn)跟蹤與干擾抑制問題。第六章最優(yōu)控制（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容引言；用變分法求解最優(yōu)控制問題；極小值原理及其在快速控制中的應(yīng)用；用狀態(tài)規(guī)劃法求解最優(yōu)控制問題；線性狀態(tài)調(diào)節(jié)器；線性伺服機(jī)問題。重、難點(diǎn)提示用、用狀態(tài)規(guī)劃法求解最優(yōu)控制問題；用、用狀態(tài)規(guī)劃法求解最優(yōu)控制問題。七、學(xué)時(shí)分配章目 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)環(huán)節(jié)理論教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)緒論10一控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型50二線性控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析40三控制系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性40四控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性40五線性定常系統(tǒng)的綜合40六最優(yōu)控制20總計(jì)八、課程考核方式2401.筆試；開卷2.期末成績(jī)+平時(shí)成績(jī)九、選用教材和參考書目1］《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》（第三版），2017年;［2］《現(xiàn)代控制理論》（第一版），謝克明編，清華大學(xué)出版社，2007年；［3］《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》（第一版），郭亮、王俐編，北京航空航天大學(xué)出版社，2013年；（第三版），年；/r/