現(xiàn)代控制理論課程教學(xué)大綱

1、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 / Modern Control Theory課程代碼：020204學(xué)時(shí)：48 學(xué)分： 3 講課學(xué)時(shí)： 48 上機(jī)/實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 考核方式：閉卷筆試先修課程：自動(dòng)控制理論A、線性代數(shù)B適用專業(yè)：自動(dòng)化開課院系：電子電氣工程學(xué)院自動(dòng)化系教材：劉豹.現(xiàn)代控制理論. 機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5 主要參考書：1 侯媛彬等. 現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ). 北京工業(yè)大學(xué)出版社，2006.12 鄭大鐘. 線性系統(tǒng)理論. 清華大學(xué)出版社，2001.63 胡壽松. 自動(dòng)控制原理. 國防工業(yè)出版社，2002.1一、課程的性質(zhì)和任務(wù)本課程是自動(dòng)化本科專業(yè)學(xué)生的必修課程，講述采樣

2、控制系統(tǒng)的分析和現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)知識(shí)。本課程注重從工程出發(fā)，避免過度的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，注重基本概念和基本方法。二、教學(xué)內(nèi)容和基本要求第一章 緒論第二章 采樣控制理論簡介1. 采樣器和采樣信號(hào)2. 信號(hào)的恢復(fù)3. Z變換4. 采樣系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型5. 采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定條件和代數(shù)判據(jù)6. 采樣系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差7特征根的分布與過渡過程 8最少拍采樣系統(tǒng)第三章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述1. 控制系統(tǒng)中狀態(tài)的基本概念 2. 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式3. 根據(jù)系統(tǒng)微分方程建立狀態(tài)空間表達(dá)式4. 系統(tǒng)傳遞函數(shù)陣與狀態(tài)空間表達(dá)式的相互轉(zhuǎn)換5. 系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的特征標(biāo)準(zhǔn)型6. 離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式7. 由離散系統(tǒng)的狀

3、態(tài)空間表達(dá)式求脈沖傳遞函數(shù)第四章 線性控制系統(tǒng)分析1. 線性定常齊次狀態(tài)方程的解2. 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣3. 線性定常非齊次狀態(tài)方程的解4. 線性時(shí)變系統(tǒng)方程的解5.離散時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)方程的解6. 線性連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的離散化第五章 線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀測性1. 線性連續(xù)系統(tǒng)的能控性2. 線性連續(xù)系統(tǒng)的能觀測性3. 對(duì)偶原理4. 線性系統(tǒng)的能控標(biāo)準(zhǔn)型與能觀測標(biāo)準(zhǔn)型5. 線性定常離散系統(tǒng)的能控性與能觀測性6. 傳遞函數(shù)陣與能控性和能觀測性之間的關(guān)系第六章 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性1. 李雅普諾夫穩(wěn)定性定義2. 李雅普諾夫穩(wěn)定性定理3. 線性系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析第七章 狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器1. 狀態(tài)反饋和

4、輸出反饋2. 閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)配置3. 狀態(tài)觀測器的設(shè)計(jì)4. 帶狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)要求學(xué)生了解采樣控制系統(tǒng)及其處理方法，掌握Z變換核差分方程的解法。掌握如何分析采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)質(zhì)量。了解狀態(tài)空間和狀態(tài)變量表達(dá)式，掌握微分方程、狀態(tài)方程和傳遞函數(shù)間的相互轉(zhuǎn)化。掌握齊次方程的求解，狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的求法和性質(zhì)，非齊次方程的求解。掌握能控性和能觀性的概念及判別準(zhǔn)則，能控、能觀標(biāo)準(zhǔn)形的轉(zhuǎn)化。掌握李雅普諾夫穩(wěn)定性的概念、判據(jù)及其在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用。掌握線性系統(tǒng)的極點(diǎn)配置和狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)。三、教學(xué)時(shí)數(shù)分配課程內(nèi)容講課實(shí)驗(yàn)習(xí)題課討論課課程設(shè)計(jì)上機(jī)小計(jì)緒論22采樣控制理論簡介628控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述8210線性控制系統(tǒng)分析628線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀測性628控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性44狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器426考試22共 計(jì)361248四、對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的要求通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握采樣控制系統(tǒng)的分析和現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)知識(shí)，包括系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述及狀態(tài)方程求解，能控性和能觀測性，李雅譜諾夫穩(wěn)定性分析以及狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測設(shè)計(jì)等內(nèi)容。要求學(xué)生具備相