现代控制理论a课程教学大纲.docVIP

《现代控制理论A》课程教学大纲 大纲执笔人：李益华 大纲审核人： 课程编号：0811000374 英文名称：Modern Control Theory 学分： 2.5 总学时：40 。其中，讲授 40学时，实验 0学时，上机 0 学时，实训 0 学时。 适用: 自动化专业的本科生 先修课程： 一、课程性质与教学目的 本课程是自动化专业的技术基础课。现代控制理论是经典控制理论的发展理论，从时间划分，现代控制理论处在智能控制理论之前。学生在学习了经典控制理论单输入单输出（SISO）系统的分析设计方法之后，进一步学习现代控制理论，通过学习掌握状态空间分析控制系统动态特性的方法，能够利用极点配置与状态观测理论，初步掌握对控制系统进行分析与综合，对于实现复杂系统的控制奠定理论基础。 二、基本要求 1、明确现代控制理论的任务， 掌握控制系统状态空间表达式的建立，熟练状态空间表达式的几种转换关系。 2、掌握状态转移函数及其状态空间表达式的求解； 3、掌握线性控制系统的能控性和能观性的判别方法，理解状态空间表达式的能控标准型和能观标准型，掌握线性系统的结构分解，了解传递函数的实现等。 4、掌握李雅普诺夫稳定判据第一方法与第二方法，熟悉李雅普诺夫方法在线性系统与非线性系统中的应用。 5、掌握线性定常系统的极点配置、系统镇定、了解系统解耦、状态观测器，利用状态观测器实现状态反馈。 三、重点与难点 重点：求线性时不变连续系统矩阵指数函数；线性时不变连续系统的解；线性时不变连续系统的离散化；线性时不变连续系统能控、能观、约当标准型以及线性变换成标准型；由状态空间表达式求传递函数矩阵；线性时不变连续系统能控、能观、约当标准型以及线性变换成标准型；由状态空间表达式求传递函数矩阵；通过状态反馈任意配置极点的充要条件及设计方法；系统能镇定的充分充要条件；状态观测器存在的条件及设计方法． 难点：特征向量的求法、线性变换成各种标准型特征向量的求法、线性变换成各种标准型求各种系统的状态转移矩阵、系统状态按能控性、能观性分解的方法、非线性系统李雅普诺夫函数的求法、降维观测器的设计。 四、教学方法 采用理论教学与Matlab仿真相结合的原则，同时采用课堂教学、案例教学相结合。 五、课程知识单元、知识点及学时分配 知识单元 知识点 讲课 序号 描述 序号 描述 1 现代控制理论的概述 1 经典控制理论与现代控制理论的关系 2 2 现代控制理论的任务 2 控制系统的状态空间描述 1 控制系统状态空间表达式的建立 8 2 由传递函数建立状态空间表达式 3 不同形式的状态空间表达式的互换 3 状态空间表达式的求解 1 状态转移矩阵的几种计算 4 2 状态空间表达式的解 4 线性控制系统的能控性和能观测性的判断 1 线性控制系统的能控性的判断 4 2 线性控制系统的能观性的判断 3 能控标准型与能观标准型的状态空间表达式 5 线性控制系统的结构分解 1 系统按能控性分解 6 2 系统按能观性分解 3 系统按能控、能观同时分解 6 线性系统的稳定性分析 1 李雅普诺夫稳定判据第一方法与第二方法 8 2 李雅普诺夫稳定判据第二方法 3 李雅普诺夫方法在线性系统中的应用 7 线性定常系统综合 1 基于状态空间描述的系统设计与校正方法概述 8 2 线性定常系统的极点配置方法 3 系统镇定的定义、 4 线性定常系统的状态观测器设计 合 计 40 六、实验、上机与实训教学条件及内容 利用计算机对各类习题进行仿真计算 七、作业要求 每次课后均布置相应的习题 八、考核方式与要求 1.知识考核 占总成绩的80%，主要采用期末书面考试的方式评定。期末考试采用闭卷考试。 2.能力考核 占总成绩的20%，其中根据作业、质疑、课堂讨论和自由选题报告等能力、素质评定等占20%。 九、教材与主要参考书 1.推荐教材： [1] 黄辉先主编.现代控制理论[M]．湖南大学出版社，2006年9月 2.主要参考书： [1] 吴麒主编．自动控制原理(下册) [M]．清华大学出版社出版社，2009年6月 [2] 刘豹主编. 现代控制理论[M] ．机械工业出版社，2010年8月