《控制理論基礎(chǔ)》教學(xué)大綱

1、控制理論基礎(chǔ)教學(xué)大綱一、課程說(shuō)明課程總學(xué)時(shí)：54；周學(xué)時(shí)：3； 學(xué)分：3；開(kāi)課學(xué)期：11、 課程性質(zhì)：本課程是信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)本科學(xué)生三年級(jí)選修課。2、 課程教學(xué)目的與要求：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)了解控制問(wèn)題的來(lái)源與形成過(guò)程，對(duì)數(shù)學(xué)在其中的作用有基本的了解；并且熟練掌握能控性、能觀性、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和干擾解耦等的概念, 熟練掌握線性系統(tǒng)的理論和方法, 為今后在實(shí)際問(wèn)題中運(yùn)用控制理論的方法與結(jié)果和進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下一定的基礎(chǔ)3、內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排：第一章 受控對(duì)象的數(shù)學(xué)描述 12課時(shí)第二章 控制系統(tǒng)的分析 12課時(shí)第三章 線性系統(tǒng)的能控性和能觀性 10課時(shí)第四章 線性系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 10課時(shí)第五章 干擾解耦

2、 10課時(shí)4、教材與參考書(shū)：教材：李訓(xùn)經(jīng)、雍炯敏、周淵，控制理論基礎(chǔ)，高等教育出版社，2002年。教參：錢(qián)學(xué)森，工程控制論，科學(xué)出版社，1956年。5、課程教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：基本概念， 基本理論、基本方法難點(diǎn)：系統(tǒng)的最小實(shí)現(xiàn)、干擾解耦6、課程教學(xué)方法與要求本課程以課堂講授為主，答疑為輔，學(xué)生必須完成一定的作業(yè)量。對(duì)適合的內(nèi)容以多媒體課件輔助教學(xué)。7、課程考核方法與要求本課程考核以筆試為主，主要考核學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論、基本概念的掌握程度、學(xué)生邏輯推理能力和計(jì)算能力以及綜合解決問(wèn)題的能力?？荚囌n程平時(shí)成績(jī)占30%，期末成績(jī)占70%?？疾檎n程期末成績(jī)與平時(shí)成績(jī)各占50%。二、教學(xué)內(nèi)容綱要第一章 受控

3、對(duì)象的數(shù)學(xué)描述(12學(xué)時(shí))（一）教學(xué)目的掌握狀態(tài)方程、傳遞函數(shù)、傳遞矩陣和參數(shù)辯識(shí)等的概念，熟練掌握受控對(duì)象的狀態(tài)空間分析方法和頻率方法,并學(xué)會(huì)用這些方法對(duì)實(shí)際控制問(wèn)題建立數(shù)學(xué)描述。（二）教學(xué)重點(diǎn)狀態(tài)空間分析方法和頻率方法。（三）主要內(nèi)容 1.1. 狀態(tài)空間分析方法(3學(xué)時(shí)) 1.2. 傳遞函數(shù)和傳遞矩陣的性質(zhì)(3學(xué)時(shí)) 1.3. 離散控制系統(tǒng)的差分方程(2學(xué)時(shí)) 1.4. Z-傳遞函數(shù)和Z-傳遞矩陣(2學(xué)時(shí)) 1.5. 受控對(duì)象方程的參數(shù)辯識(shí)(2學(xué)時(shí)) 第二章 控制系統(tǒng)的分析(12學(xué)時(shí))（一）教學(xué)目的掌握穩(wěn)定性的概念，熟練掌握穩(wěn)定性的代數(shù)判據(jù)和頻率判據(jù)；通過(guò)了解離心調(diào)速器的工作原理，熟練地對(duì)

4、控制系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。 （二）教學(xué)重點(diǎn)穩(wěn)定性的代數(shù)判據(jù)和頻率判據(jù)（三）主要內(nèi)容2.1. 一階系統(tǒng)(1學(xué)時(shí)) 2.2. 二階系統(tǒng)(1學(xué)時(shí)) 2.3. 穩(wěn)定性的代數(shù)判據(jù)(2學(xué)時(shí)) 2.4. 一次近似定理(2學(xué)時(shí)) 2.5. 離心調(diào)速器(2學(xué)時(shí))2.6. 穩(wěn)定性的頻率判據(jù)(2學(xué)時(shí))2.7. 多項(xiàng)式族的穩(wěn)定性判據(jù)(2學(xué)時(shí)) 第三章 線性系統(tǒng)的能控性和能觀性(10學(xué)時(shí)) （一）教學(xué)目的掌握能控性、能穩(wěn)性、能觀性、能檢性等概念；以及它們相互之間的關(guān)系；理解這些概念的實(shí)際背景；能熟練判別線性系統(tǒng)的能控性、能穩(wěn)性、能觀性和能檢性。（二）教學(xué)重點(diǎn)線性系統(tǒng)的能控性、能穩(wěn)性、能觀性和能檢性的判別（三）主要內(nèi)容3.

5、1. 線性系統(tǒng)的能控性(2學(xué)時(shí)) 3.2. 能控性和能穩(wěn)性(3學(xué)時(shí)) 3.3. 線性系統(tǒng)的能觀性與能檢性(3學(xué)時(shí)) 3.4. 狀態(tài)漸近估計(jì)器和調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)(2學(xué)時(shí)) 第四章 線性系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)(10學(xué)時(shí)) （一）教學(xué)目的掌握Hankel矩陣、線性系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和最小實(shí)現(xiàn)的概念；理解線性系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)的實(shí)際背景；能熟練求出線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間實(shí)現(xiàn)。（二）教學(xué)重點(diǎn)線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間實(shí)現(xiàn)求法（三）主要內(nèi)容 4.1. 系統(tǒng)的外部表示(2學(xué)時(shí)) 4.2. 線性系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)(3學(xué)時(shí)) 4.3. 最小實(shí)現(xiàn)(5學(xué)時(shí)) 第五章 干擾解耦(10學(xué)時(shí))（一）教學(xué)目的掌握不變性原理和(A,B)-不變子空間的概念；掌握干擾解耦問(wèn)題的實(shí)際背景； 掌握用不變性原理和(A,B)-不變子空間來(lái)研究的基本性質(zhì)（二）教學(xué)重點(diǎn)用不變性原理和(A,B)-不變子空間來(lái)研究的基本性