《离散控制原理》课程教学大纲（本科）.docx

离散控制原理（Discrete Control Principle）课程代码：（无需填写）学分：2学时：32 （其中：课堂教学学时：32实验学时：0上机学时：0课程实践学时:0 ）先修课程：自动控制原理；现代控制理论适用专业：自动化教材：（离散时间控制系统，尾形克彦，电子工业出版社，2014年）一、课程性质与教学目标（一）课程性质专业选修课（二）教学目标（需包括知识、能力与素质方面的内容）离散控制原理系统介绍离散时间控制系统的基本概念、基础理论及分析和 设计方法。通过本课程的学习，使学生初步掌握离散控制原理的基本知识及其分析方法, 对控制理论有更全面的了解，为后续专业课和毕业设计打好理论基础。课程的具体目标 如下：1 .知识方面离散时间控制系统研究中必需的z变换理论；离散时间系统的z平面分析方法，包 括冲激采样、数据保持、采样定理、脉冲传递函数和数字滤波器等；利用传统方法进行 离散时间控制系统设计；离散时间系统的状态空间分析方法；极点配置和观测器设计， 包括可控性、可观测性、极点配置、状态观测器和伺服系统；离散时间控制系统设计的 多项式方程法；有限阶和无限阶二次型最优控制问题。2 .能力与素质方面掌握离散时间控制系统的基本概念、基础理论以及分析和设计方法，并且具备一定 运用所学理论知识解决相关实际控制问题的能力。二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一章绪论（一）教学内容.引言1 .数字控制系统.量化和量化误差2 .数据采集、转换和分配系统（二）教学要求了解本课程的学习意义；掌握几类典型离散控制系统。（三）重点与难点.重点数字控制系统，量化与量化误差，数据采集与转换。1 .难点量化，数据的采集与转换。第二章z变换（一）教学内容Z变换1. 初等函数的z变换z变换的重要性质和定理2. z反变换利用z变换法解差分方程（二）教学要求.熟练掌握Z变换与Z反变换；1 .掌握z变换的重要性质。（三）重点与难点.重点Z变换与Z反变换，Z变换的重要性质和定理。1 .难点Z变换与Z反变换，Z变换的重要性质和定理。第三章离散时间控制系统的Z平面分析（一）教学内容.冲激采样和数据保持1 .求解z变换的卷积积分法.由采样信号还原连续信号2 .脉冲传递函数.数字控制器与数字滤波器的实现（二）教学要求.正确理解冲激采样和数据保持的概念。1 .掌握卷积积分法，掌握由采样信号还原连续信号。2 .掌握脉冲传递函数。（三）重点与难点1 .重点冲激采样和数据保持，卷积积分法，采样信号还原连续信号，脉冲传递函数。2 .难点卷积积分法，数字控制器与数字滤波器的实现。第四章离散时间控制系统的传统设计方法（一）教学内容l.s平面到z平面的映射.z平面内闭环系统的稳定性分析2 .暂态和稳态响应分析.根轨迹设计法3 .频率响应设计法.解析设计法（二）教学要求掌握离散时间控制系统的传统分析与设计方法。（三）重点与难点.重点z平面内闭环系统的稳定性分析，暂态和稳态响应分析，解析设计法。2滩点根轨迹设计法，频率响应设计法，解析设计法。第五章状态空间分析（一）教学内容1 .离散时间系统的状态空间表示法2 .脉冲传递函数矩阵3 .连续时间状态空间方程的离散化4 .李雅普诺夫稳定性分析（二）教学要求1 .掌握离散时间系统的状态空间表示法。2 .掌握脉冲传递函数矩阵和连续时间状态空间方程的离散化。3 .掌握李雅普诺夫稳定性分析方法。（三）重点与难点1 .重点脉冲传递函数矩阵和连续时间状态空间方程的离散化，李雅普诺夫稳定性分析方 法。2 .难点李雅普诺夫稳定性分析。第六章极点配置和观测器设计（一）教学内容1 .可控性、可观性2 .状态空间分析和设计中的有用变换3 .极点配置设计4 .状态观测器5 .伺服系统（二）教学要求1 .正确理解离散时间系统可控性与可观性概念。2 .掌握状态空间分析和设计中的有用变换。3 .掌握极点配置设计和状态观测器设计。（三）重点与难点1 .重点极点配置设计和状态观测器设计。2 .难点极点配置设计和状态观测器设计，伺服系统。第七章控制系统设计的多项式方程法（一）教学内容1 .丢番图方程2 .控制系统设计的多项式方程法3 .模型匹配控制系统的设计（二）教学要求1 .理解丢番图方程。2 .掌握离散时间控制系统设计的多项式方程法。3 .掌握模型匹配控制系统的设计。（三）重点与难点L重点控制系统设计的多项式方程法。4 .难点控制系统设计的多项式方程法O第八章二次型最优控制系统（一）教学内容1 .二次型最优控制2 .稳态二次型最优控制3 .伺服系统的二次型最优控制（二）教学要求1 .理解二次型最优控制。2 .掌握稳态二次型最优控制和伺服系统的二次型最优控制。（三）重点与难点1 .重点二次型最优控制和伺服系统的二次型最优控制。2 .难点二次型最优控制和伺服系统的二次型最优控制。三、教学形式与学时分配（按序填写）教学形式及学时分配课堂教学实验上机课程实践小计第一章22第二章33第二早34第四章44第五章33第八早66第七章55第八章66合计3232注：课程实践学时按相关专业培养计划列入表格。四、主要教学方法讲授法、讨论法。五、课程考核考核方式或途径考核要求考核权重备注平时作业完成1020个习题，主要考核学生对每 节课知识点的复习、理解和掌握度，计 算全部作业的平均成绩再按15%计入 总成绩；以随机的形式，在每章内容进 行中或结束后，随堂测试13题，主要 考核学生课堂的听课效果和课后及地 复习消化本章知识的能力，最后按5% 计入课程总成绩。20%根据平 时作业 得分取 平均值期末考试试卷题型包括计算题、分析题和综合应 用题3大类，以卷面成绩的80%计入课 程总成绩。80%注：1 .考核方式或途径主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作 业、小论文、工程设计和作品等。2 .考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、工程设计要求等。3 .实验工程考核要求需说明对预习报告、实验操作、实验报告等考核要求。4 .考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1.连续与离散控制系统，王春民主编，科学出版社，2008年2月第1版。七、大纲说明1.采用多媒体教学手段，建议采用讲授、讨论相结合，多种教学手段综合运用。年 月曰