《现代控制理论》教学大纲2006..docVIP

《现代控制理论》课程教学大纲 （2006年新版讨论稿） 课程基本信息 1、课程代码： 2、课程名称：现代控制理论/Mordern Control Theory 3、学时/学分：32学时/4学分 4、先修课程：电路基础/0820010，线性代数/，自动控制原理/0920010，MATLAB/ 5、面向对象：全校四年制控制类及相关专业的高年级本科生 6、开课院（系）：自动化学院 7、教材、教学参考书： 教材：《自动控制原理》. 卢京潮主编.西北工业大学出版社，2004.9 教学参考书： 《自动控制原理》（第四版）. 胡寿松主编.科学出版社，2001.2 《现代控制系统》. [美]Richard C.Dorf，Robert H.Bishop著，谢红卫译.高等教育出版社，2001.6 《自动控制原理 导教 导学 导考》. 刘慧英主编.西北工业大学出版社，2003.11 课程性质和任务 本课程是四年制控制类及其相关专业的重要专业基础课，其教学任务是使学生掌握现代控制系统的基本概念，掌握状态控制系统的建模、分析与综合设计的基本方法，掌握状态控制系统的计算机模拟与仿真的基本技能。为专业课的学习、毕业设计和进一步深造打下必要的理论基础。 教学内容和要求 本课程的教学内容由六个部分组成，教学要求分别叙述如下，括号内的数字是参考学时。 （一）控制系统的状态空间描述（6） 教学内容： 系统描述的基本方法；状态空间描述的基本概念； （1.5） 系统的传递函数矩阵； (0.5) 线性定常系统动态方程的建立。 (4) 教学要求： 重点讲述状态空间的基本概念（独立变量、状态、状态向量、状态方程、输出方程、动态方程、状态变量图），要求学生明确和熟练掌握，会辨析。 重点讲述由电路、力学系统、方框图、微分方程和传递函数建立动态方程。要求学生牢固掌握标准型动态方程及其建立方法，并熟练绘制状态变量图。 重点讲述系统的传递函数矩阵，要求学生熟练掌握，会推导。 讲述离散系统动态方程的建立，系统数学描述的两种基本方法。要求学生理解系统数学描述的两种基本方法，掌握离散系统动态方程的建立方法。 （二）线性系统的运动分析（4） 教学内容： 1.线性定常连续系统的自由运动分析；状态转移矩阵的性质； (2) 2.线性定常连续系统的受控运动分析；离散系统的运动分析；连续系统的离散化。 (2) 教学要求： 讲述线性定常连续系统自由运动的求解方法。 重点讲述系统转移矩阵的性质和各种求解方法，要求学生熟练掌握，会求解，会证明，会应用。 重点讲述线性定常连续系统动态方程的求解，要求学生熟练掌握一些简单情况下系统响应的求解方法（冲击、阶跃、指数等输入，系统阶数≤3）。 讲述线性定常离散系统动态方程的求解法；线性定常连续系统的离散化。要求学生掌握离散系统动态方程的递推求解法，了解连续系统的离散化方法。 （三）控制系统的李雅普诺夫稳定性分析（4） 教学内容： 李雅普诺夫稳定性概念；李雅普诺夫稳定性间接判别法；标量函数的定号性概念及判别方法；平衡状态求解； (2) 李雅普诺夫稳定性的直接判别法；线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析。 (2) 教学要求： 重点讲述李雅普诺夫稳定性的基本概念（平衡点、稳定的具体含义或性质）、标量函数的定号性概念及判别方法；平衡状态求解； 讲述李雅普诺夫稳定性间接判别法； 重点讲述李雅普诺夫稳定性直接法判定定理和用李雅普诺夫函数及直接法4个定理判定系统稳定性； 重点讲述线性定常系统由P验Q和由Q验P的稳定性判定方法。 讲述线性定常离散系统的稳定性判定方法。 要求学生明确李雅普诺夫稳定性和标量函数定号性的基本概念，熟练应用李雅普诺夫函数及直接法4个定理判定系统的稳定性；掌握线性定常系统由P验Q和由Q验P的稳定性判定方法。 （四）线性系统的可控性和可观测性（6） 教学内容： 可控性和可观测性的基本概念；线性定常系统的可控性； (2) 线性定常系统的可观测性；离散化对可控性与可观测性的影响; (2) 可控性、可观测性与传递函数矩阵的关系。 (2) 教学要求： 重点讲述状态可控性和可观测性的基本概念；基于电路图、传递函数图的可控、可观测的直观判据；线性定常系