《现代控制理论》 教案大纲.docx

现代控制理论 教学大纲（Syllabus）课程代码Course Code*学时 Teaching Hours*学分48CrX3*课程名称Course Name现代控制理论Modern Control Theory*授课语言 Instruction Language中文Chinese*开课院系School机械与动力工程学院School of Mechanical Engineering先修课程Prerequisite控制理论基础、线性代数Classic Control Theory, Linear Algebra授课教师Instructors姓名Name职称Title单位 Department联系方式E-mail*课程简介（中 文）Course Description本课程是面向非控制类工科博士研究生开设的专业基础类课程，主要介绍现代 控制理论有关的科学知识。现代控制理论以状态空间作为描述系统模型的数学手段， 讨论了控制系统的状态空间描述、状态方程的时域响应求解、系统能控与能观测性 分析、李雅普诺夫意义下的稳定性判别、状态反馈与状态观测、系统综合及最优控 制等问题。本课程在古典控制理论的基础上，为控制系统的分析和设计提供新的理 论和方法。课程着重于现代控制理论的分析和设计，目标是通过本课程的学习和培 养，帮助学生建立用现代控制理论分析问题、解决问题的思想概念，丰富其在控制 理论方面的知识，加深其对控制系统相关理论问题的理解，为今后从事机电领域的 研究、开发工作打下必要的基础。*课程简介 (English) Course DescriptionThis course provides an introduction to the modern control theory including state space techniques, optimal control, stability analysis, and controller design. The specific contents covered are: state space description of control systems, solution to the state space differential equations, controllability & observability of linear systems, Lyapunov stability analysis, design of state feedback controller and state observer by pole assignment, and basics of optimal control. The objective of this course is to introduce the fundamental knowledge of modern control systems, on the basis of the classical control theory.*教学安排 Schedules教学内容Content授课 学时 HourS教学方式 Format授课教师 Instructor1绪论：现代控制理论的特点、应用、发展现 状和趋势。Introduction to modern control engineering1课堂教学 Class2状态空间表达式：正确理解状态空间的基本 概念，熟练掌握状态空间的表达式、线性变 换、线性定常系统状态方程的求解方法。State space description of control systems： system state, state space equation, linear transformation, Diagonal and Jordan canonical forms5课堂教学 Class3状态方程求解：正确理解线性定常系统的自 由运动和受控运动概念，熟练掌握矩阵指数的 计算方法和状态空间表达式的求解。Solutions to the state space equation: solution to free system, state transition matrix and matrix exponential, solution to forced system6课堂教学 Class4李雅普诺夫稳定性分析：正确理解稳定性基 本概念和李雅普洛夫意义稳定性概念，熟练掌 握李雅普诺夫稳定性的判别准则，掌握线性系 统渐近稳定性判别的分析方法。Lyapunov stability analysis: Lyapunov first method, Lyapunov second method, Jacobian method6课堂教学 Class5能控性与能观性：正确理解能控性与能观性 的基本概念与判据，掌握能控标准型与能观标 准型、其对偶原理和规范分解。Controllability and Observability of control systems: definition, criterion for controllability, criterion for observability, controllability and observability decomposition6课堂教学 Class6线性定常系统的综合：掌握状态状态反馈和 状态观测器的概念和设计方法，熟悉通过状态6课堂教学 Class反馈的手段进行系统的校正和解耦控制方法。Design of controller and observer: state feedback and output feedback, pole-placement by state feedback, state observer design7最优控制：正确理解最优控制的概念，熟悉 利用变分法求最优控制的思路和方法，掌握极 小值原理、状态调节器和线性伺服器、最小时 间系统以及动态规划的概念。Optimal control theory: functional analysis, solution to Lagrange problem, solution to Bolza problem, Pontryaqin maximal principle9课堂教学 Class8实验、案例分析与课堂讨论：结合相关案 例，了解控制理论在工程实际中的应用，加深 对控制理论的理解，培养其实际应用的综合素 质。进行LQR实验。Case analysis and discussion9实验 Expr.*考核方式 Grading Policy1 课堂考试 Final Examination： 50%2软件试验、平时课后作业So代ware experiment and homework： 40%3课堂讨论、与课堂小测验Class discussion and quiz： 10%*教材或参考 资料 Textbooks & References1付庄，贡亮，王尧，现代控制理论，机械工业出版社，第1版，20232刘豹，现代控制理论，机械工业出版社，第三版，20173 K. Ogata著，卢伯英等译，现代控制工程（第4、5版），电子工业出版社4胡寿松，王执锭，胡维礼，最优控制理论与系统（第2版），科学出版社5郑大钟，线性系统，清华大学出版社，19906 Thomas Kailath： Linear Systems, Prentice-Hall, 19797 William L. Brogan, Modern Control Theory, 3rd Ed, Prentice Hall,备注 Notes本课程连续2期被列为机动学院研究生品牌建设课程。备注说明：1 .带*内容为必填项；2 .课程简介字数为300500字；教学内容、进度安排等以表述清楚教学安排为宜，字数不限。