《自动控制原理I2》课程教学大纲.doc

《自动控制原理I2》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码课程名称：自动控制原理I2 课程英文名称：Control System PrincipleI2 课程所属单位：电气信息工程系自动化教研室 课程面向专业：电气工程与自动化，自动化 课程类型：必修课 先修课程：自动控制原理1、线性代数 学分：3.5 总学时：60 理论学时：56 实验学时：4 二、课程性质与目的 本课程为理工科院校电气与自动化专业重要的必修专业基础课，是自动控制系统、自适应控制、智能控制等专业课程的先修课程。通过本课程的学习,培养学生分析、设计控制系统的能力，熟练掌握MatLab软件在控制系统的应用。通过实践性教学环节的训练，培养学生工程实践能力。 三、课程教学内容与要求 第七章：线性离散系统的分析与校正 （一）主要内容：1、了解信号的离散化与信号保持器；2、正确理解和掌握Z变换定理，闭环脉冲传递函数；3、熟练掌握离散系统的稳定性的分析方法与稳态误差的求解方法；4、熟练掌握动态性能分析，离散系统的数字校正方法。 （二）重点：1、闭环脉冲传递函数的求取；2、稳定性分析及校正方法。 （三）难点：闭环脉冲传递函数的求法及数字校正参数的设定。 第八章：非线性控制系统分析 （一）主要内容：1、了解非线性特性对系统的影响；2、熟练掌握相平面法及描述函数法。 （二）重点：1、奇点及奇线的分析与确定；2、自激振荡存在性及自振参数的确定。 （三）难点：相轨迹绘制与分析。 第九章（1）：绪论 （一）主要内容：了解控制理论的发展概况，以及现代控制理论的主要特点、内容和研究方法，复习、补充有关《线性代数》的内容。 （二）重点：逆矩阵、线性无关与相关定义、非齐次方程求解、哈密顿定理等。 第九章（2）：状态空间的基本方法 （一）主要内容：1、正确理解线性系统的数学描述，状态空间的基本概念；2、熟练掌握状态空间的表达式，线性变换，线性定常系统状态方程的求解方法；3、了解线性离散系统状态方程的求解方法。 （二）重点：1、状态空间表达式的建立；2、状态转移矩阵和状态方程的求解；3、线性变换的基本性质；4、传递函数矩阵的定义。要求熟练掌握通过传递函数、微分方程和结构图建立电路、机电系统的状态空间表达式，并画出状态变量图，以及可控、可观、对角和约当标准型。 （三）难点：1、状态变量选取的非唯一性；2、多输入多输出状态空间表达式的建立。 第九章（3）：可控性与可观性 （一）主要内容：1、正确理解线形定常连续和离散系统可控性与可观性的基本概念与判据；2、熟练掌握可控标准型与可观标准型，对偶原理，规范分解。 （二）重点：1、可控、可观的含义和定义；2、线形定常系统可控、可观的各种判据；3、线性变换的不变性。 （三）难点：1、可达性和可检测性；2、格兰姆矩阵判据、PBH秩判据和约当规范型判据。 第九章（4）：线性系统的设计与实现 （一）主要内容：1、理解传递函数的实现问题；2、熟练掌握状态反馈与输出反馈，极点配置，状态观测器设计方法以及分离原理，降维观测器设计。 （二）重点：1、实现与最小实现的特点和性质；2、状态反馈与输出反馈的基本结构、性质和有关定理；3、单输入、多输出系统的极点配置；4、全维与降维观测器的设计；5、状态反馈与观测器的工程应用。 （三）难点：1、最小实现的定义和求解方法；2、状态反馈与输出反馈实现的充要条件；3、带观测器的闭环反馈系统设计 第九章（5） 李雅普洛夫稳定性理论 （一）主要内容：1、正确理解稳定性基本概念和李雅普洛夫意义稳定性概念；2、熟练掌握李氏第一法,李氏第二法；3、掌握线性系统渐近稳定性分析和离散系统渐近稳定性分析方法。 （二）重点：1、李雅普诺夫第一、第二法的主要定义与定理；2、李雅普诺夫函数；3、线性定常系统与非线性系统稳定性定理与判别；4、李雅普诺夫方程；5、渐近稳定性的分析与判别。 （三）难点：1、李雅普诺夫函数的构造与选取；2、离散系统的稳定性定理及稳定判据。 四、学时分配 学时分配表 序号 教学内容(按章填写) 学 时 课堂讲授 实验课 习题课 讨论课 其它 1 第七章：线性离散系统的分析与校正 12 2 第八章：非线性控制系统分析 10 2 2 3 第九章（1）：绪论 2 4 第九章（2）：状态空间的基本方法 8 5 第九章（3）：可控性与可观性 8 6 第九章（4）：线性系统的设计与实现 6 2 7 第九章（5） 李雅普洛夫稳定性理论 6 2 小计 52 4 4 比例 86% 7% 7% 合计 60 五、教学环节与教学要求： 本课程以课堂理论教学为主干，运用多媒体技术手段进行教学，积极改进教学方法和手段，在控制理论的教学中，注重启发式教学，并大量采用必威体育精装版原版教材中的控制系统分析和设计示例，