《自動控制理論II（雙語）》課程教學(xué)大綱

《自動控制理論II》課程編號：102063139課程名稱：自動控制理論II（雙語）英文名稱：AutomaticControlTheoryII課程性質(zhì)：必修課程總學(xué)分：3.0總學(xué)時：48（其中實驗學(xué)時：0）開課學(xué)年及學(xué)期：第三學(xué)年第一學(xué)期先修課程：自動控制理論I一、課程內(nèi)容簡介《自動控制理論》是自動化和電氣工程及其自動化專業(yè)本科生的主干專業(yè)基礎(chǔ)課，由《自動控制理論I》和《自動控制理論II》兩部分組成。自動控制理論II的任務(wù)是使學(xué)生對線性定常離散控制系統(tǒng)、非線性控制系統(tǒng)和最優(yōu)控制系統(tǒng)具有基本的分析和設(shè)計能力。課程內(nèi)容包括線性定常離散控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計，非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)和相平面分析方法，Lyapunov穩(wěn)定性理論，基于變分法、Euler-Lagrange方程、Pontryagin極小值原理和Hamilton-Jacobi理論、Bellman動態(tài)規(guī)劃等的最優(yōu)控制系統(tǒng)的設(shè)計。二、課程目標(biāo)能夠運(yùn)用工程思維方法，在工程應(yīng)用中建立控制系統(tǒng)的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。能夠運(yùn)用控制理論知識分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。能夠針對實際工程問題進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，并確定控制器參數(shù)。能夠使用仿真工具matlab等軟件對系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真，驗證模型以及設(shè)計參數(shù)的有效性。能夠針對復(fù)雜工程問題與控制領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)人士進(jìn)行英文交流，能夠閱讀和撰寫專業(yè)論文和報告。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：工程知識能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決自動化相關(guān)的控制理論與應(yīng)用、工業(yè)自動化、檢測技術(shù)、電子信息技術(shù)等領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。1.2能夠針對解決自動化相關(guān)的控制理論與應(yīng)用、工業(yè)自動化、檢測技術(shù)、電子信息技術(shù)等領(lǐng)域中一個系統(tǒng)或者過程建立合適的數(shù)學(xué)模型和求解。課程目標(biāo)11.3能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于分析自動化相關(guān)的控制理論與應(yīng)用、工業(yè)自動化、檢測技術(shù)、電子信息技術(shù)等領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題。課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3畢業(yè)要求2：問題分析能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)并通過文獻(xiàn)研究分析自動化相關(guān)的控制理論與應(yīng)用、工業(yè)自動化、檢測技術(shù)、電子信息技術(shù)等領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。2.5能運(yùn)用基本原理證實分析過程的正確性和合理性課程目標(biāo)4畢業(yè)要求10：溝通能夠就自動化領(lǐng)域復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設(shè)計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令；并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。10.3至少掌握一門外語并具有閱讀文獻(xiàn)、交流表達(dá)和寫作的能力。課程目標(biāo)5四、課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容學(xué)時支撐課程目標(biāo)教學(xué)方法與策略第1章離散控制系統(tǒng)1.緒論2.離散控制系統(tǒng)的建模3.離散控制系統(tǒng)的頻域描述4.離散控制系統(tǒng)的特性分析5.離散控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與設(shè)計6.基于I/O特性的設(shè)計校正10課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)4講授，作業(yè)第2章非線性控制系統(tǒng)1.概述2.描述函數(shù)法3.相平面法4.極限環(huán)的存在性判據(jù)*10課程目標(biāo)2講授,作業(yè)第3章穩(wěn)定性理論1.基礎(chǔ)知識2.局部穩(wěn)定性理論3.漸進(jìn)穩(wěn)定域和全局穩(wěn)定性4.Lyapunov函數(shù)的構(gòu)造5.頻域穩(wěn)定性判據(jù)8課程目標(biāo)2講授，作業(yè)第4章最優(yōu)控制系統(tǒng)1.最優(yōu)控制與變分法2.Pontryagin最小值原理與Hamilton-Jacobi理論3.線性二次最優(yōu)控制系統(tǒng)4.Bellman動態(tài)規(guī)劃5.最優(yōu)離散時間控制系統(tǒng)20課程目標(biāo)3課程目標(biāo)5講授，作業(yè)五、課程考核與成績評定考核方式權(quán)重%課程目標(biāo)12345作業(yè)20期末考試80總評100六、教材與參考書教材:[1]吳麒.第二版.自動控制原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.[2]胡壽松.第五版.自動控制原理[M].北京：科學(xué)出版社，2007.參考書及參考資料：[3]鐘秋海.現(xiàn)代控制理論[M].北京：高等教育出版社，2005.[4]KatsuhikoOgata.FourthEdition.ModernControlEngineering[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.[5]RichardC.Dorf,RobertH.Bishop.NinthEdition.ModernControlSystem[M].北京：科學(xué)出版社，2005.[6]J.-J.Slotin,WeipingLi.AppliedN