《现代控制理论》课程教学大纲（本科）.docxVIP

本科课程教学大纲 《现代控制理论》课程教学大纲 课程编号课程名称：现代控制理论 英文名称：Modern Control Theory 课程类型：专业课课程要求：选修 学时/学分：32/2 （讲课学时：28 实验学时：4 上机学时：0）适用专业：电气工程及其自动化 一、课程性质与任务 课程性质：《现代控制理论》是电气工程及自动化专业选修的技术基础课。现代控制理论是在经典控制理论基础上，伴随着计算机技术的发展和普及逐步发展起来的，它以时域法特别是状态空间方法为主，研究系统状态的运动规律，并按所要求的各种指标最优为目标来改变系统的运动规律。 课程目的和任务：⑴通过本课程的学习使学生了解现代控制理论的体系结构，熟练地掌握线性控制系统的状态空间描述、时域分析与离散化；⑵掌握利用状态空间模型分析系统特性和校正系统的方法；⑶了解最优控制的基本概念和最优控制问题的基本方法。 二、 课程与其他课程的联系 先修课程：高等数学、线性代数、普通物理、电路原理、电子技术、电机原理及拖动基础、自动控制原理等。 后续课程：电机现代控制技术、电力系统调度自动化、电力系统自动控制等三、课程教学目标 本课程需要学生掌握线性控制系统的状态空间描述、时域分析与离散化等方法，能够利用状态空间模型分析系统特性和校正系统。把所掌握的知识联系并应用到控制系统分析与设计上来，支撑毕业要求 3.1 与 4.1. 本课程通过实验验证理论知识，学生加强了对教学内容的直观理解，通过课堂提问与作业培养学生分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神。 注重培养学生的文献资料查询能力，结合控制科学的发展情况，有针对性地推荐学生阅读一些专业文献，并鼓励学生围绕课堂教学内容，充分利用互联网和数字图书馆等现代化手段，自主搜寻和查阅相关参考资料，从而提高学生快速获取新知识和新信息的能力； 培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯，鼓励学生对同一问题提出多种解决方案、选择不同计算方法，以及对计算进行简化和举一反三，培养学生用批判的眼光看问题，观察提炼，勇于创新，锻炼自己的研究创新能力。 四、教学内容、基本要求与学时分配 序 教学内容 教学要求 学时 教学 对应课程教 号 方式 学目标 1 一、线性系统的状态空间描述 掌握由输入—输出表达式建立状态空间表达式的方法。 掌握由方框图建立状态空间表达式的方法。 掌握由状态空间表达式确定传递函数的方法 了解特征多项式和特征值 6 讲授 6 1 ，3 2 二、线性系统的运动 分析 时不变连续系统的分析方法 时不变离散系统的分析方法 6 讲授6 1，2 3 三、线性系统的能控性和能观测性 线性连续时间系统的能控性线性连续系统的能观测性 离散时间系统的能控性和能观测性 8 讲授6实验2 1，2 4 四、线性系统的状态综合 掌握利用状态反馈配置极点的方法。 掌握状态观测器的设计方法； 6 讲授4实验2 1，2 5 五、李雅普诺夫稳定性分析 了解稳定性定义 李雅普诺夫第一法李雅普诺夫第二法 线性系统的李雅普诺夫法应用 6 讲授6 1，4 五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标） 概述：布置课外作业，要求学生在课程结束后结合课程内容与该门课程相关学科的前沿完成一篇概述。主要培养学生的文献资料查询能力。 六、教学方法 本课程以课堂教学为主，结合实验等教学手段和形式完成课程教学任务。 在课堂教学中，通过讲授、提问、讨论、演示等教学方法和手段让学生理解现代控制理论的体系、主线，掌握现代控制理论的基本概念，基本原理和各种分析方法，强调现代控制理论的工程应用背景。 通过课堂提问一些基础和拔高的知识点，可以让学生记得更牢固，再通过考核，更能增强学生对实验、分析、归纳、整理、语言与文字的表达能力。 每个教学班级须配备 1 名助教（由研究生担任）才能保证上述教学方法的顺利实施，主要 协助任课教师完成课后辅导答疑、作业批改、实验教学指导、自学指导等教学工作。 七、考核方式 最终成绩由平时表现成绩、期末成绩等组合而成。各部分所占比例如下： 平时表现：20%。主要考核出勤率，学生对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度。概述：20%。主要培养学生的外语能力和文献资料查询能力。 期末考核成绩：60%。主要考核现代控制理论基本概念、基本分析计算方法的掌握程度。书面考试或大作业形式。 八、教材及参考书目 教材 [1]. 现代控制理论． 李道根． 哈尔滨工业大学出版社，2009（双语教材）． 参考书目 [1]. 现代控制理论．刘豹．机械工业出版社，1996。 [2]. 线性系统理论．郑大钟．清华大学出版社。 [3]. 线性控制系统引论．T.E.佛特曼．机械工业出版社 。