福州大学研究生课程“现控”授课计划表2011—2012-1.doc

福 州 大 学 研 究 生 课 程 授 课 计 划 表 2011—2012学年第一学期 开课学院： 机械工程及自动化学院 学院代码： 02 课程编号： 0204801 课程名称： 现代控制理论 总 学 时： 40 学 分： 2 任课教师： 陈德为 教师代码： 89040 填表日期：2011年9月1日 课 堂 授 课 方 式 简 表 （2011—2012学年 第一学期） 开课学院：机械工程及自动化学院 课程编号 0204801 课程名称 现代控制理论 总学时 40 课程类型 可选专业学位课 教学目的 和要求 知识方面：通过课程教学，使学生了解现代控制理论的发展、应用概况，掌握现代控制理论的基本原理并用数学表达它们。现代控制理论包括状态空间分析法、最优控制、随机最优控制和系统辨识四个部分，根据本专业的特点和课时安排，这里只讲授状态空间分析法，其它内容留待学生另行研习。要求学生掌握系统状态空间表达式的建立、系统状态空间表达式的解、线性系统的能控性与能观性、稳定性与李雅普诺夫方法、线性定常系统的综合。从系统的物理结构、方框图、传递函数三个途径来建立状态空间表达式。采用直接法、约旦变换法、拉氏反变换法、凯莱哈密顿法（连续）或递推法、z变换法（离散）来求解状态变量。线性系统的能控性能观性概念与判别法则，能控能观标准式及线性系统的结构分解。系统最小实现问题。系统稳定性原理和李雅普诺夫第一法、第二法及其应用。线性定常系统的极点配置、系统镇定、系统解耦和状态观测方法。 能力方面：通过课程教学，引导学生走进机电控制领域，掌握今后进一步学习、研究所需的基本理论和方法；同时培养学生具备通过自学获取知识的能力，及清楚地表达自已思想的能力。 素质方面：通过课程教学，应着重培养学生建立系统和分析系统方面的良好素质。 教学方法 和手段 教学方法：以老师讲课和学生在老师指导下自学并进，其间兼有讨论、问答，充分体现研究生的学习特点。对一般的知识、概念、公式推导过程引导学生自学掌握。老师主要讲清思路、讲透重点和难点，塑造课堂学习氛围，以启发、交互、讨论的方式，调动学生的学习兴趣和积极性，在课堂上激励学生动脑思考、动口表达，培养学生的自学能力和思维方法。 教学手段：多媒体教学手段。 考试或考核方式及要求 考试成绩与平时成绩的综合作为最终成绩 本学期教学新增内容 新增倒立摆实验 教材和主要教学参考 资料 教材（书名、作者、出版社、出版时间） 《现代控制理论》 刘豹编，机械工业出版社，2000年9月 主要教学参考资料 《现代控制理论基础》 常春馨编，机械工业出版社，1988年 《现代控制工程》 绪方胜彦著，卢伯英等译，科学工业出版社，1976年 任课教师 签字 学位点负责人 签 字 研 究 生 课 程 授 课 计 划 表 第一章 控制系统的状态空间表达式 学时数 9 起止周序 第3周至第5周 知 识 点 重点掌握：状态变量、状态矢量、状态空间、状态方程、输出方程和状态空间表达式的概念。状态空间表达式的模拟结构图的作法。从系统方块图来建立状态空间表达式；从系统的物理或化学的机理出发进行推导状态空间表达式；由描述系统运动过程的高阶微分方程或传递函数予以演化而得状态空间表达式。状态矢量的线性变换。 一般了解：时变系统和非线性系统的状态空间表达式的建立。多输入多输出系统的实现。 培养能力 控制系统模型的建立。 本 章 （节） 对 学 生 的 要 求 1.课后阅读相关资料：了解控制论的发展、控制论的应用、控制一个动态系统的几个基本步骤； 2.完成课后作业：1-1、1-4、1-5、1-10、1-11。 第二章 控制系统状态空间表达式的解 学时数 9 起止周序 第6周至第8周 知 识 点 重点掌握：线性定常齐次状态方程的解（自由解），线性定常非齐次状态方程的解。状态转移矩阵的函义、性质和求法：直接法、约旦变换法、拉氏反变换法和凯莱哈密顿法。离散时间系统状态方程的递推解法和z变换解法。 一般了解：线性时变系统状态方程的求解。连续时间状态空间表达式的离散化。 培养能力 状态方程求解方法，培养分析系统的能力与素质。 本 章 （节） 对 学 生 的 要 求 1.完成若干状态转移矩阵性质的证明（老师在课堂上没安排讲授的）； 2.完成课后作业：2-2、2-4、2-7、2-8。 第三章 线性控制系统的能控性与能观性 学时数 9 起止周序 第9周至第11周 知 识 点 重点掌握：系统能控性与能观性的概念、意义。线性定常系统的能控性判别法与能观性判别法；离散时间系统的能控性与能观性判别法。状态空间表达式的能控标准型与能观标准型。线性系统的结构分解。传递函数矩阵的实现。 一般了解：时变系统的能控性与能观性