现代控制理论课程教学大纲概要.pdf

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1、现代控制理论课程教学大纲现代控制理论课程教学大纲课程名称：现代控制理论 / Modern Control Theory课程代码：020204学时：48学分： 3讲课学时： 48上机/实验学时：考核方式：闭卷笔试先修课程： 自动控制理论 A 、 线性代数 B适用专业：自动化开课院系：电子电气工程学院自动化系教材：刘豹.现代控制理论. 机械工业出版社，2000.5主要参考书：1 侯媛彬等. 现代控制理论基础. 北京工业大学出版社，2006.12 郑大钟. 线性系统理论. 清华大学出版社，2001.63 胡寿松. 自动控制原理. 国防工业出版社，2002.1一、课程的性质和任务本课程是自动化本科专业

2、学生的必修课程， 讲述采样控制系统的分析和现代控制理论的基础知识。本课程注重从工程出发，避免过度的数学推导，注重基本概念和基本方法。二、教学内容和基本要求第一章 绪论第二章 采样控制理论简介1. 采样器和采样信号2. 信号的恢复3. Z 变换4. 采样系统数学模型5. 采样系统的稳定条件和代数判据6. 采样系统的稳态误差7特征根的分布与过渡过程8最少拍采样系统第三章 控制系统的状态空间描述1. 控制系统中状态的基本概念 2. 控制系统的状态空间表达式3. 根据系统微分方程建立状态空间表达式4. 系统传递函数阵与状态空间表达式的相互转换5. 系统状态空间表达式的特征标准型6. 离散系统的状态空间

3、表达式7. 由离散系统的状态空间表达式求脉冲传递函数第四章 线性控制系统分析1. 线性定常齐次状态方程的解2. 状态转移矩阵3. 线性定常非齐次状态方程的解4. 线性时变系统方程的解5.离散时间系统状态方程的解6. 线性连续时间系统的离散化第五章 线性控制系统的能控性和能观测性1. 线性连续系统的能控性2. 线性连续系统的能观测性3. 对偶原理4. 线性系统的能控标准型与能观测标准型5. 线性定常离散系统的能控性与能观测性6. 传递函数阵与能控性和能观测性之间的关系第六章 控制系统的稳定性1. 李雅普诺夫稳定性定义2. 李雅普诺夫稳定性定理3. 线性系统的李雅普诺夫稳定性分析第七章 状态反馈和

4、状态观测器1. 状态反馈和输出反馈2. 闭环系统的极点配置3. 状态观测器的设计4. 带状态观测器的状态反馈系统要求学生了解采样控制系统及其处理方法，掌握 Z 变换核差分方程的解法。掌握如何分析采样控制系统的稳定性、稳态性能和动态质量。了解状态空间和状态变量表达式，掌握微分方程、状态方程和传递函数间的相互转化。掌握齐次方程的求解，状态转移矩阵的求法和性质，非齐次方程的求解。掌握能控性和能观性的概念及判别准则， 能控、 能观标准形的转化。 掌握李雅普诺夫稳定性的概念、判据及其在线性系统中的应用。掌握线性系统的极点配置和状态观测器设计。三、教学时数分配习题课课程课程内容讲课实验上机小计讨论课设计绪论22采样控制理论简介628控制系统的状态空间描8210述线性控制系统分析628线性控制系统的能控性628和能观测性控制系统的稳定性44状态反馈和状态观测器426考试22共计361248四、对学生能力培养的要求通过本课程的学习， 使学生掌握采样控制系统的分析和现代控制理论的基础知识，包括系统的状态空间描述及状态方程求解，能控性和能观测性，李雅谱诺夫稳定性分析以及状态反馈与状态观测设计等内容。 要求学生具备相关问题的分析和解决问题的能力。五、说明1 学生应该先具备自动控制理论基础和线性代数的知识。2 课内外学时比例大约为 1：1。3 本课程为考试课程。