自動(dòng)控制理論三教學(xué)大綱

自動(dòng)控制理論三教學(xué)大綱課程中文名稱：自動(dòng)控制理論Ι（二）課程英文名稱：AutomaticControlTheoryΙ（2）課程編號(hào)：204T0591學(xué)分：2學(xué)時(shí)：32（其中：講課學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0實(shí)踐學(xué)時(shí)：0）先修課程：高等數(shù)學(xué)Ⅰ（一）/（二）、線性代數(shù)I、復(fù)變函數(shù)與積分變換II、大學(xué)物理V（一）/（二）、電路原理II、電子技術(shù)基礎(chǔ)（一）/（二）、電機(jī)與拖動(dòng)適用專業(yè)：自動(dòng)化課程類別：專業(yè)核心課/必修使用教材：劉豹主編.現(xiàn)代控制理論(第三版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.開(kāi)課單位：電氣與新能源學(xué)院課程簡(jiǎn)介：請(qǐng)補(bǔ)充內(nèi)容一、課程性質(zhì)《自動(dòng)控制理論》是自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)核心課與學(xué)位課。自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制系統(tǒng)普遍規(guī)律的科學(xué)。它側(cè)重于從理論的角度，系統(tǒng)地闡述自動(dòng)控制科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的基本概念和基本規(guī)律，介紹對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)從建模、分析、到設(shè)計(jì)、應(yīng)用的各種原理、思想和方法?！蹲詣?dòng)控制理論I（二）》主要講授現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)。二、教學(xué)目標(biāo)：課程目標(biāo)1：從控制科學(xué)的內(nèi)容、方法、思維多個(gè)層面對(duì)學(xué)生進(jìn)行價(jià)值塑造，幫助學(xué)生樹(shù)立良好的人生觀價(jià)值觀，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷、創(chuàng)新能力、科學(xué)思維和探索習(xí)慣。課程目標(biāo)2：能夠應(yīng)用自動(dòng)控制理論的專業(yè)知識(shí)對(duì)復(fù)雜自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行正確規(guī)范表述，理解復(fù)雜自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理、普遍方法和通用規(guī)律。課程目標(biāo)3：能運(yùn)用能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本知識(shí)對(duì)復(fù)雜自動(dòng)控制系統(tǒng)建立狀態(tài)空間表達(dá)式并求解。課程目標(biāo)4：能根據(jù)被測(cè)/控對(duì)象特征和控制性能要求，運(yùn)用現(xiàn)代控制理論的方法，識(shí)別和判斷現(xiàn)代自動(dòng)化工程應(yīng)用問(wèn)題，正確表達(dá)和分析現(xiàn)代控制工程應(yīng)用問(wèn)題，體現(xiàn)出綜合分析能力。課程目標(biāo)5：了解影響復(fù)雜自動(dòng)控制系統(tǒng)的各種因素，掌握復(fù)雜控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方法和技術(shù)，最終達(dá)到控制目標(biāo)。能根據(jù)技術(shù)和環(huán)境的變化，通過(guò)學(xué)習(xí)提高綜合設(shè)計(jì)能力，具有終生學(xué)習(xí)能力。三、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系1．工程知識(shí)指標(biāo)點(diǎn)1.2：能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)的知識(shí)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)工程的具體對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型并求解。指標(biāo)點(diǎn)1.4：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)的知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于自動(dòng)化系統(tǒng)專業(yè)工程問(wèn)題解決方案的比較與綜合。支撐目標(biāo)：課程目標(biāo)2，課程目標(biāo)3，課程目標(biāo)52.問(wèn)題分析指標(biāo)點(diǎn)2.1：能運(yùn)用相關(guān)科學(xué)原理，識(shí)別和判斷自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。指標(biāo)點(diǎn)2.2：能基于科學(xué)原理和數(shù)學(xué)模型正確表達(dá)自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題。指標(biāo)點(diǎn)2.4：能運(yùn)用基本原理，借助文獻(xiàn)研究，分析過(guò)程的影響因素，獲得有效結(jié)論。支撐目標(biāo)：課程目標(biāo)1，課程目標(biāo)2，課程目標(biāo)3，課程目標(biāo)412.終身學(xué)習(xí)指標(biāo)點(diǎn)12.1能在社會(huì)發(fā)展的大背景下，認(rèn)識(shí)到自主和終身學(xué)習(xí)的必要性。指標(biāo)點(diǎn)12.2具有自主學(xué)習(xí)的能力，包括對(duì)技術(shù)問(wèn)題的理解能力，歸納總結(jié)的能力和提出問(wèn)題的能力等。支撐目標(biāo)：課程目標(biāo)1，課程目標(biāo)2，課程目標(biāo)5四、教學(xué)內(nèi)容及要求所列學(xué)時(shí)數(shù)不足32學(xué)時(shí)第一章控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述（6學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容（1）現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生與發(fā)展，與經(jīng)典控制理論的差異（2）狀態(tài)變量、狀態(tài)空間描述的概念（3）狀態(tài)空間描述的建立方法（4）狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)建（5）狀態(tài)空間描述的線性變換及標(biāo)準(zhǔn)型（6）由傳遞函數(shù)求狀態(tài)空間描述2.重點(diǎn)難點(diǎn)：狀態(tài)空間描述的概念與求取3.考核要點(diǎn)：用各種方法求取狀態(tài)空間表達(dá)式4.教學(xué)方法：課堂講授5.作業(yè)安排：1-1，1-2，1-3，1-7；另行布置其他與本次教學(xué)相關(guān)的作業(yè)。第二章?tīng)顟B(tài)方程的求解（4學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容（1）線性定常齊次狀態(tài)方程的求解（2）狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的定義及性質(zhì)（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算方法（4）線性定常非齊次狀態(tài)方程的求解2.重點(diǎn)難點(diǎn)：狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的定義及計(jì)算3.考核要點(diǎn)：狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算4.教學(xué)方法：課堂講授5.作業(yè)安排：2-3，2-4，2-6；另行布置其他與本次教學(xué)相關(guān)的作業(yè)。第三章線性定常系統(tǒng)的能控性與能觀性（5學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容（1）能控性、能觀性的定義（2）能控性、能觀性的判別法（3）對(duì)偶原理（4）能控性、能觀性與傳遞函數(shù)的關(guān)系（5）線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解的基本方法2.重點(diǎn)難點(diǎn)：能控性、能觀性的定義與判別；線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解3.考核要點(diǎn)：能控性、能觀性的判別；線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解4.教學(xué)方法：課堂講授5.作業(yè)安排：3-1，3-7，3-8，3-11，3-12；另行布置其他與本次教學(xué)相關(guān)的作業(yè)。第四章李雅普諾夫穩(wěn)定性分析（4學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容（1）系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念（2）李雅普諾夫穩(wěn)定性定義（3）李雅普諾夫穩(wěn)定性定理（4）李雅普諾夫穩(wěn)定性第二法（5）線性系統(tǒng)的李亞普洛夫穩(wěn)定性分析2.重點(diǎn)難點(diǎn)：李雅普若夫穩(wěn)定性及李雅普若夫第二法3.考核要點(diǎn)：李雅普若夫第二法、線性系統(tǒng)的李亞普洛夫穩(wěn)定性分析4.教學(xué)方法：課堂講授5.作業(yè)安排：4-1，4-2，4-3；另行布置其他與本次教學(xué)相關(guān)的作業(yè)。第五章線性定常系統(tǒng)的綜合（5學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容（1）線性反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)（2）狀態(tài)反饋的基本屬性（3）極點(diǎn)配置問(wèn)題（4）狀態(tài)觀測(cè)器的定義及其設(shè)計(jì)方法（5）利用觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋的設(shè)計(jì)方法2.重點(diǎn)難點(diǎn)：狀態(tài)反饋，狀態(tài)觀測(cè)器，帶觀測(cè)器的狀態(tài)反饋3.考核要點(diǎn)：狀態(tài)反饋求解極點(diǎn)配置問(wèn)題4.教學(xué)方法：課堂講授5.作業(yè)安排：5-1，5-3，5-10；另行布置其他與本次教學(xué)相關(guān)的作業(yè)。五、學(xué)時(shí)分配及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配（不足32學(xué)時(shí)）支撐的課程目標(biāo)講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐第1章控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生與發(fā)展，與經(jīng)典控制理論的差異；狀態(tài)變量、狀態(tài)空間描述的概念；狀態(tài)空間描述的建立方法；狀態(tài)空間描述的線性變換及標(biāo)準(zhǔn)型；由傳遞函數(shù)求狀態(tài)空間描述。600課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3第2章?tīng)顟B(tài)方程的求解線性定常齊次狀態(tài)方程的求解；狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的定義及性質(zhì)；狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算方法；線性定常非齊次狀態(tài)方程的求解。400課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3第3章線性定常系統(tǒng)的能控性與能觀性能控性、能觀性的定義；能控性、能觀性的判別法；對(duì)偶原理；能控性、能觀性與傳遞函數(shù)的關(guān)系；線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解的基本方法。500課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4第4章李雅普諾夫穩(wěn)定性分析系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念；李雅普諾夫穩(wěn)定性定義；李雅普諾夫穩(wěn)定性定理；李雅普諾夫穩(wěn)定性第二法；線性系統(tǒng)的李亞普洛夫穩(wěn)定性分析。400課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4第5章線性定常系統(tǒng)的綜合線性反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)；狀態(tài)反饋的基本屬性；極點(diǎn)配置問(wèn)題；狀態(tài)觀測(cè)器的定義及其設(shè)計(jì)方法；利用觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋的設(shè)計(jì)方法。500課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4課程目標(biāo)5六、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)1、課程考核方式：課程考試占60%，平時(shí)成績(jī)占40%。平時(shí)成績(jī)包括線上成績(jī)（25%）和線下成績(jī)（75%）。支撐畢業(yè)要求課程目標(biāo)與指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)，建議參考學(xué)院給的《電力電子技術(shù)》教學(xué)大綱，便于考試和課程目標(biāo)達(dá)成情況分析課程目標(biāo)考核與評(píng)價(jià)方式合計(jì)平時(shí)成績(jī)（40%）期末考試（60%）線上成績(jī)（含線上SPOC作業(yè)及測(cè)試成績(jī)等）線下成績(jī)（含課堂考勤、課堂互動(dòng)、課堂討論、紙質(zhì)作業(yè)等）課程考試指標(biāo)點(diǎn)2.1,2.2,2.4，12.1課程目標(biāo)113610指標(biāo)點(diǎn)1.2，1.4，2.1,2.2,2.4，12.1，12.2課程目標(biāo)2261220指標(biāo)點(diǎn)1.2，2.2課程目標(biāo)3271322指標(biāo)點(diǎn)2.1,2.2,2.4課程目標(biāo)4381728指標(biāo)點(diǎn)1.4，12.1，12.2課程目標(biāo)5261220總分占比%103060100說(shuō)明：根據(jù)實(shí)際情況，每個(gè)課程目標(biāo)的成績(jī)比例可以在上下10%的范圍內(nèi)浮動(dòng)，但必須保證總成績(jī)?yōu)?00分。2、課程成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核要求評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)高于預(yù)期達(dá)到預(yù)期低于預(yù)期優(yōu)秀良好合格不合格課程目標(biāo)1課堂考勤、課程總結(jié)拓展（10）9~107~860~5課程目標(biāo)2線上線下測(cè)試、課堂互動(dòng)、課后作業(yè)、課堂討論、期末考試（20）18~2016~1712~150~11課程目標(biāo)3線上線下測(cè)試、課堂互動(dòng)、課后作業(yè)、課堂討論、期末考試（22）20~2218~1913~170~12課程目標(biāo)4線上線下測(cè)試、課堂互動(dòng)、課后作業(yè)、課堂討論、期末考試（28）26~2822~2517~210~16課程目標(biāo)5線上線下測(cè)試、課堂互動(dòng)、課后作業(yè)、課堂討論、期末考試（20）18~2016~1712~150~11七、參考書(shū)目：1.緒方勝?gòu)?Mode