060415附件4：自動化專業(yè)技術知識體系

1、附錄1:自動化科學與技術業(yè)知識體系（含仃個知識領域，123個知識單元）簡表序知識領域（17個）代碼核心學時 （不含選修）知識單元（123個）總計核心知識 單元數(shù)選修知識 單元數(shù)1經(jīng)典控制理論（包括線 性非線性離散）CCT489632線性系統(tǒng)理論LST487703最優(yōu)控制原理OCP165054最優(yōu)估計與濾波OEF165055系統(tǒng)辨識SID165056計算機硬件技術CHW4810737程序設計與語言PAL485418計算機網(wǎng)絡與通訊CNC487079計算機控制技術CCT4897210控制系統(tǒng)數(shù)字仿真CSS2277011信息獲取與處理SMP3265112電機原理EMP4844013電力拖動原理MDP

2、4844014電力電子技術PET4887115運動（電機）控制MCT4885316自動化儀表AUI3277017過程控制PCS40651資料1. 經(jīng)典控制理論 CCTCCT1控制系統(tǒng)的基本概念（核心）CCT2控制系統(tǒng)的數(shù)學模型（核心）CCT3時域分析法（核心）CCT4根軌跡法（核心）CCT5頻率響應法（核心）CCT6系統(tǒng)校正的設計方法（核心）CCT7采樣系統(tǒng)分析（選修）CCT8非線性控制系統(tǒng)分析（選修）CCT9利用Matlab進行時域和頻域分析（選修）2. 線性系統(tǒng)理論 LSTLST1線性系統(tǒng)的數(shù)學描述（核心）LST2線性系統(tǒng)的運動分析（核心）LST3穩(wěn)定性（核心）LST4能控性與能觀測性（核

3、心）LST5最小實現(xiàn)（核心）LST6反饋控制（核心）LST7狀態(tài)觀測器（核心）3. 最優(yōu)控制原理 OPC（選修）OCP1最優(yōu)控制的一般表示OCP2極小值原理OCP3時間與燃料最優(yōu)控制OCP4二次型指標最優(yōu)控制OCP5動態(tài)規(guī)劃4. 最優(yōu)估計與濾波 EAF （選修）OEF1估計問題概述OEF2估計的一般方法OEF3離散卡爾曼濾波OEF4連續(xù)卡爾曼濾波OEF5非線性濾波5. 系統(tǒng)辨識SID （選修）SID1系統(tǒng)辨識問題SID2最小二乘理論SID3權函數(shù)辨識SID4線性模型參數(shù)辨識SID5系統(tǒng)辨識 發(fā)展及其它：神經(jīng)網(wǎng)絡辨識、模糊辨識、辨識模型驗證等6. 計算機硬件技術 CHWCHW數(shù)字計算機組成基本概

4、述（核心）CHW定點數(shù)/浮點數(shù)編碼與運算（核心）CHW存儲器系統(tǒng)（核心）CHW4指令系統(tǒng)（核心）CHW5指令流水（核心）CHW6總線技術（核心）CHV7輸入/輸出系統(tǒng)（核心）CHW8數(shù)字信號處理器（DSP）（選修）CHW9可編程邏輯器件（FPGA）（選修）CHW0嵌入式系統(tǒng)（選修）7. 程序設計基礎（軟件）PGBPGB 1程序設計語言概論（核心）PGB 2程序設計導論（核心）PGB 3面向對象程序設計（核心）PGB 4數(shù)據(jù)結構與算法（核心）PGB 5數(shù)據(jù)庫基礎與應用（選修）8. 計算機網(wǎng)絡與通訊 CNC （選修）CNC 1網(wǎng)絡的層次體系結構；CNC 2數(shù)據(jù)通信基礎一一物理層CNC 3局域網(wǎng)的介

5、質訪問子層CNC 4數(shù)據(jù)鏈路層CNC 5網(wǎng)絡層CNC 6傳輸層CNC 7應用層9. 計算機控制技術 CCTCCT1計算機控制系統(tǒng)概述（核心）CCT2通道與接口技術（核心）CCT3數(shù)據(jù)采集及處理（核心）CCT4線性離散系統(tǒng)的數(shù)學描述與分析（核心）CCT5數(shù)字控制器的間接設計（核心）CCT6數(shù)字控制器的直接設計（核心）CCT7計算機控制系統(tǒng)的可靠性（選修）CCT8計算機控制系統(tǒng)的工程實現(xiàn)（選修）CCT9可編程控制器（PLC）10. 控制系統(tǒng)數(shù)字仿真 CSSCSS1仿真軟件一MATLAB （核心）CSS 2控制系統(tǒng)的數(shù)學模型及其轉換（核心）CSS 3采樣控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真（核心）CSS 4動態(tài)仿真集

6、成環(huán)境-SIMULINK （核心）CSS 5基于MATLAB工具箱的控制系統(tǒng)分析與設計（核心） 11信息獲取與處理 SMPSMP1信息獲取與處理的基本概念（核心）SMP2測量不確定度與回歸分析（核心）SMP3檢測系統(tǒng)的靜、動態(tài)特性（核心）SMP4檢測變換原理與傳感器（核心）SMP5參數(shù)檢測（選修）SMP6自動檢測系統(tǒng)設計初步（核心）12. 電機原理EMPEMP1直流電機（核心）EMP2變壓器（核心）EMP3異步電動機（核心）EMP4同步電機（核心）13. 電力拖動原理 MDPMDP1電力拖動動力學基礎（核心）MDP2直流電機的電力拖動（核心）MDP3交流電動機的電力拖動（核心）MDP4電動機容

7、量的選擇（核心）14. 電力電子技術 PETPET0緒論（核心）PET1電力電子器件（核心）PET2整流電路（核心）PET3直流斬波電路（核心）PET4交流電力控制電路（核心）PET5逆變電路（核心）PET6 PWM控制技術（核心）PET7軟開關技術（核心）PET8組合變流電路（選修）15. 運動（電機）控制技術MCTMCT1閉環(huán)控制的直流調速系統(tǒng)（核心）MCT2雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)（核心）MCT3變壓變頻調速系統(tǒng)（核心）MCT4矢量控制的變頻調速系統(tǒng)（核心）MCT5直接轉矩控制系統(tǒng)（核心）MCT6串級調速系統(tǒng)（選修）MCT7同步電動機的變頻調速系統(tǒng)（選修）MCT8運動控制系統(tǒng)的計算機輔助設計（

8、選修）16. 自動化儀表 AUIAUI1自動化儀表的基本概念（核心）AUI2變送單元（核心）AUI3控制單元（核心）AUI4執(zhí)行單元（核心）AUI5顯示記錄單元（核心）AUI6安全柵及輔助單元（核心）AUI7虛擬儀器與現(xiàn)場總線儀表（核心）17. 過程控制PCSPCS1過程建模與過程特性（核心）PCS2簡單控制系統(tǒng)（核心）PCS3復雜控制系統(tǒng)（核心）PCS4先進控制技術（核心）PCS5典型設備與工業(yè)過程控制（核心）PCS6過程計算機控制系統(tǒng)（選修）知識領域描述1.1 經(jīng)典控制理論（CCT1.1 經(jīng)典控制理論（CCT （核心內容學時數(shù)：48）備注內容簡介經(jīng)典控制理論是線性系統(tǒng)理論、最優(yōu)控制原理等后

9、續(xù)課程的基 礎，為控制系統(tǒng)提供了數(shù)學模型的建立、性能分析和系統(tǒng)設計的基 本方法。包括單變量線性定常連續(xù)系統(tǒng)的微分方程、傳遞函數(shù)、方 塊圖和信號流圖等數(shù)學模型的建立；系統(tǒng)穩(wěn)定性、動態(tài)性能、穩(wěn)態(tài) 性能的時域分析；頻率響應法和根軌跡法；系統(tǒng)串聯(lián)校正的設計方 法；以及采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和校正的基本方法；簡單非線性控 制系統(tǒng)分析的描述函數(shù)法及相平面法。知識單元CCT1控制系統(tǒng)的基本概念（核心）CCT2控制系統(tǒng)的數(shù)學模型（核心）CCT3時域分析法（核心）CCT4根軌跡法（核心）CCT5頻率響應法（核心）CCT6系統(tǒng)校正的設計方法（核心）CCT7采樣系統(tǒng)（選修）CCT8非線性控制系統(tǒng)（選修）CCT9利用M

10、atlab進行時域和頻域分析（選修）知識單元描述CCT1控制 系統(tǒng) 的基 本概 念（核 心）4 TV, 參考 課時2知識占八、自動控制系統(tǒng)的定義、構成；自動控制系統(tǒng)的基本控制方式：開環(huán)控制、閉環(huán)控制、復合控制；自動控制系統(tǒng)的分類：恒值與隨動系統(tǒng)、線性與非線性系統(tǒng)、定 常與時變系統(tǒng)、連續(xù)與離散系統(tǒng)；對控制系統(tǒng)的基本要求；自動控制原理研究的內容。學習 目標1. 掌握控制系統(tǒng)的組成和基本結構，熟悉各組成部分在控制系統(tǒng)中 的作用；2. 掌握開環(huán)控制與閉環(huán)控制的基本特點；3. 通過用不冋的方法對控制系統(tǒng)進行分類，了解各種類型的控制系 統(tǒng)的特點；4. 明確本門課程的目的以及對控制系統(tǒng)的評價指標。CCT2控

11、制4 TV, 參考 課時8系統(tǒng) 的數(shù) 學模 型（核 心）知識占八、微分方程：機械系統(tǒng)、電路系統(tǒng)（有源、無源）、機電系統(tǒng)微分方程的建立；傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)的定義、性質及典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；方塊圖：方塊圖的組成、建立及簡化；信號流圖：信號流圖的組成、建立及梅森增益公式；閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：輸入量及擾動量作用下的傳遞函數(shù)、誤差 傳遞函數(shù)。學習 目標1.掌握建立控制系統(tǒng)微分方程的方法；2 掌握傳遞函數(shù)的定義、性質和求取方法；3. 掌握用方塊圖簡化建立系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法；4. 掌握梅森增益公式及其應用。CCT3時域 分析 法（核心）4 -4y. 參考 課時12知識占八、典型一階系統(tǒng)動態(tài)性能：數(shù)學模型和單

12、位階躍響應；典型二階系統(tǒng)的動態(tài)性能：典型二階系統(tǒng)的數(shù)學模型、階躍響應（欠阻尼和過阻尼）、二階系統(tǒng)的動態(tài)性能指標、二階系統(tǒng)性能的 改善（包括比例一一微分控制；速度反饋控制；兩者的比較）；咼階系統(tǒng)的時域分析：咼階系統(tǒng)的動態(tài)響應、閉環(huán)主導極點； 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析：漸近穩(wěn)定性定義（結合物理系統(tǒng)給出定義）、穩(wěn)疋的充分必要條件、代數(shù)穩(wěn)疋判據(jù)；控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析：誤差的定義（包括兩種不冋的定義方 法：從輸入端和輸出端疋義）、穩(wěn)態(tài)誤差的疋義、系統(tǒng)類型、穩(wěn)態(tài) 誤差分析與靜態(tài)誤差系數(shù)、減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的措施（包括PI控制和復合控制）、動態(tài)誤差系數(shù)；利用Matlab進行時域分析（選修）；學習 目標1掌握一

13、階和二階系統(tǒng)的數(shù)學模型及單位階躍響應的形式；2.掌握二階系統(tǒng)欠阻尼情況下的性能指標以及改善二階系統(tǒng)性能的 方法（包括比例微分控制、速度反饋控制）；3 .掌握高階系統(tǒng)的閉環(huán)主導極點概念及高階系統(tǒng)性能的分析方法；4掌握分析系統(tǒng)漸近穩(wěn)定性的方法；5掌握分析系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的方法及改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的措施；6掌握利用Matlab對系統(tǒng)進行時域分析的方法；CCT4根軌 跡法（核 心）4 TV, 參考 課時7知識占八、根軌跡方程：幅值條件和輻角條件；根軌跡作圖的一般規(guī)則、典型的零、極點分布及其相應的根軌跡； 參量根軌跡；系統(tǒng)性能分析：穩(wěn)定性分析、增加零、極點對根軌跡的影響（包 括PID控制的影響）、利用主導極點

14、估計系統(tǒng)的性能指標；利用Matlab繪制根軌跡圖；學習 目標1掌握用手工繪制簡略的常規(guī)和參量根軌跡以及用Matlab繪制精確根軌跡的方法；2掌握利用根軌跡分析系統(tǒng)穩(wěn)定性、瞬態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能的方法。CCT5頻域 分析 法（核心）4 TV, 參考 課時13知識占八、頻率特性的定義；對數(shù)坐標圖：對數(shù)坐標圖的特點、典型環(huán)節(jié)的Bode圖、繪制Bode圖的一般步驟、非最小相位系統(tǒng)的Bode圖；極坐標圖：典型環(huán)節(jié)的極坐標圖、系統(tǒng)的極坐標圖、非最小相位 系統(tǒng)的極坐標圖；奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)：輻角原理、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)、奈奎斯特穩(wěn)疋判據(jù)在開環(huán)系統(tǒng)含有積分環(huán)節(jié)時的應用、奈奎斯特判據(jù)在Bode圖中的應用；穩(wěn)定裕量：幅值

15、裕量及相位裕量；閉環(huán)特性：等M和等N園；利用Matlab進行頻域分析。學習 目標1 掌握頻率特性的基本概念；2掌握用手工繪制簡略 Bode圖和極坐標以及用 Matlab繪制精確的 Bode圖和極坐標圖的方法；3掌握利用奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)在Bode圖和極坐標圖分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法；4 掌握穩(wěn)定裕量的概念；5了解利用等M和等N園分析系統(tǒng)閉環(huán)性能的方法。CCT6系統(tǒng) 校正 的設 計方 法（核 心）4 -4y. 參考 課時6知識占八、校正裝置：超前、滯后、滯后超前網(wǎng)絡的特性；系統(tǒng)校正的根軌跡法：超前、滯后、滯后超前校正設計； 系統(tǒng)校正的頻率響應法：超前、滯后、滯后超前校正設計； PID控制器：控制法則及

16、對系統(tǒng)性能的影響。學習 目標1 掌握超前、滯后、滯后超前網(wǎng)絡的基本特性。2 掌握利用根軌跡設計超前、滯后、滯后超前網(wǎng)絡的方法。3. 掌握利用Bode圖設計超前、滯后、滯后超前網(wǎng)絡的方法。4. 掌握PID控制器對系統(tǒng)性能的影響。CCT7離散 控制 系統(tǒng) 分析（選 修）參考 課時(8)知識占八、信號采樣和保持；采樣系統(tǒng)數(shù)學模型：差分方程和脈沖傳遞函數(shù)；采樣系統(tǒng)穩(wěn)定性：s平面和z平面的映射關系、穩(wěn)定性判據(jù)、勞斯 穩(wěn)定判據(jù)；采樣系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差及動態(tài)性能分析；采樣系統(tǒng)的校正：數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)、最小拍系統(tǒng)設計。學習 目標1了解信號采樣和保持的基本原理。2能建立采樣系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)。3掌握采樣系統(tǒng)穩(wěn)

17、定性、穩(wěn)態(tài)誤差及動態(tài)性能分析方法。4掌握采樣系統(tǒng)的最小拍系統(tǒng)設計方法。CCT8非線4 TV, 參考 課時(8)性控知識非線性控制系統(tǒng)的特點及研究方法；制系占八、常見的典型非線性特性；統(tǒng)分相平面法基礎：相軌跡作圖方法、由相平面圖求時間解；析相平面法分析：具有分段線性系統(tǒng)和繼電器型系統(tǒng)的分析、速度（選反饋對非線性控制系統(tǒng)性能的影響；修）描述函數(shù)法：描述函數(shù)的建立、自激振蕩的確定；學習1. 了解非線性控制系統(tǒng)的特點、研究方法及常見的典型非線性特目標性。2. 能用相平面法分析系統(tǒng)性能。3. 掌握利用描述函數(shù)分析系統(tǒng)性能的方法。1.2 線性系統(tǒng)理論（LST）2.線性系統(tǒng)理論（LST）（核心內容學時數(shù)：4

18、8）備注內容簡介線性系統(tǒng)理論是現(xiàn)代控制理論的基礎內容，為控制系統(tǒng)提供有 效的數(shù)學描述、特性分析和系統(tǒng)設計的基本方法。自動化科學與技 術的許多領域都要用到線性系統(tǒng)理論中的概念、理論和方法，包括 狀態(tài)空間、狀態(tài)方程、穩(wěn)定性、能控性、能觀測性、最小實現(xiàn)、反 饋控制及觀測器等重要內容。線性系統(tǒng)理論中的基本概念、方法和理論，廣泛應用于現(xiàn)代控 制理論的各個分支領域，是學習和研究現(xiàn)代控制理論的基礎。知識單元LST1線性系統(tǒng)的數(shù)學描述（核心）LST2線性系統(tǒng)的運動分析（核心）LST3穩(wěn)定性（核心）LST4能控性與能觀測性（核心）LST5最小實現(xiàn)（選修）LST6反饋控制（核心）LST7狀態(tài)觀測器（核心）知識單元

19、描述LST1系統(tǒng) 數(shù)學 描述（核心）4 TV, 參考 課時6知識占八、線性系統(tǒng)的常用描述；狀態(tài)、狀態(tài)空間、狀態(tài)空間描述；物理系統(tǒng)狀態(tài)空間描述的建立 ；狀態(tài)空間描述與其它描述的關系；系統(tǒng)的等價變換及其應用學習 目標1. 了解系統(tǒng)的常用描述：外部描述一傳遞函數(shù)、脈沖響應函數(shù)與內部描述一狀態(tài)空間描述；2. 掌握狀態(tài)、狀態(tài)空間的概念和物理系統(tǒng)的狀態(tài)方程和 輸出方程的建立方法；3. 掌握狀態(tài)空間描述與其它描述的關系；4. 掌握狀態(tài)轉移矩陣的定義、性質及算法和狀態(tài)方程的 解；5. 掌握等價變換的定義、算法、性質和應用（化特征值標準型）。LST2系統(tǒng) 的運 動分 析（核4 TV, 參考 課時6知識占八、連續(xù)

20、時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的解 連續(xù)時間系統(tǒng)狀態(tài)轉移矩陣 離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)方程 連續(xù)系統(tǒng)的離散化心）離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的解學習 目標1. 掌握狀態(tài)方程解的表達式及其意義；2. 掌握狀態(tài)轉移矩陣的定義、物理意義、性質及算法；3. 知道連續(xù)系統(tǒng)離散化的方法、精確算式及系統(tǒng)保持能控/能觀性的 條件；4. 知道連續(xù)系統(tǒng)離散化的近似算式；5. 掌握離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解。LST3穩(wěn)定 性（核 心）參考 課時8知識占八、系統(tǒng)的BIBO（有界輸入-有界輸出）穩(wěn)定性； 漸近穩(wěn)定性；李亞普諾夫（isL意義下的）穩(wěn)定性； 穩(wěn)疋分析的李亞普諾夫方法（李亞普諾夫函數(shù)法）； 李亞普諾夫函數(shù)的規(guī)則化構造方法：克拉索夫斯基法

21、、變量梯度法。（選修）學習 目標1了解系統(tǒng)的平衡狀態(tài)的定義、計算及穩(wěn)定性的概念；2學習掌握BIBO穩(wěn)定性的定義及判據(jù)；3掌握漸近穩(wěn)定性的定義及判據(jù)：特征值判據(jù)、李亞普諾夫方程判據(jù)、 李亞普諾夫函數(shù)判別法；4掌握李亞普諾夫穩(wěn)定性的定義及判據(jù)：特征值判據(jù)、李亞普諾夫 函數(shù)判別法；5了解李亞普諾夫函數(shù)的規(guī)則化構造方法。LST4能控 性與 能觀 測性（核 心）參考 課時8知識占八、能控性與能觀測性的定義； 能控性與能觀測性的判據(jù)；單變量系統(tǒng)的標準型；系統(tǒng)的結構分解；對偶原理。學習 目標1. 能闡述能控性和能觀測性的物理概念和定義；2. 掌握能控性的判據(jù)：能控性矩陣秩判據(jù)、PBH判據(jù)、約當型判據(jù)。3.

22、掌握能觀測性的判據(jù)：能觀性矩陣秩判據(jù)、PBH判據(jù)、約當型判據(jù)。4. 掌握單變量系統(tǒng)的標準型及變換方法。5. 掌握系統(tǒng)的結構分解：能控性分解和能觀性分解及了解能控性/能觀性分解的結果；6. 掌握對偶原理：對偶系統(tǒng)、對偶關系及對偶原理的應用一能觀 性判別、化能觀標準型及能觀性分解中的應用。以后章節(jié)還有 更多的應用。LST5最小4 TV, 參考 課時(5)實現(xiàn)（選 修）知識占八、實現(xiàn)與最小實現(xiàn)傳遞函數(shù)最小實現(xiàn)的性質標量傳遞函數(shù)的最小實現(xiàn)向量傳遞函數(shù)的最小實現(xiàn)傳遞函數(shù)矩陣的實現(xiàn)和最小實現(xiàn)學習 目標1了解實現(xiàn)與最小實現(xiàn)；2掌握傳遞函數(shù)最小實現(xiàn)的基本性質；3掌握標量傳遞函數(shù)的最小實現(xiàn)；4掌握向量傳遞函數(shù)的

23、最小實現(xiàn)；5了解傳遞函數(shù)矩陣的實現(xiàn)和最小實現(xiàn)。LST6反饋 控制 （核心）參考 課時12知識占八、狀態(tài)反饋與輸出反饋；反饋對能控性和能觀測性的影響；狀態(tài)反饋極點配置；系統(tǒng)的能鎮(zhèn)定問題；輸出反饋極點配置問題（選修）；解耦控制（選修）。學習 目標1. 了解兩種反饋（狀態(tài)反饋與輸出反饋）的形式及作用；2. 了解兩種反饋對能控性和能觀測性的影響；3. 掌握狀態(tài)反饋極點配置的原理、條件及算法：利用能控標準型 的算法及基于 Sylvester矩陣方程的算法；4. 掌握系統(tǒng)的能鎮(zhèn)定的定義、條件及方法；5. 了解輸出反饋極點配置的原理及條件；6. 了解解耦控制的原理、條件及算法。LST7狀態(tài) 觀測 器（核 心

24、）4 -4y. 參考 課時8知識占八、漸近狀態(tài)觀測器（稱狀態(tài)觀測器）全階（維）狀態(tài)觀測器降階（維）狀態(tài)觀測器分離性原理狀態(tài)觀測器特征值選擇的經(jīng)驗公式學習 目標1. 掌握漸近觀測器的工作原理、存在條件一主要是征值能任意配 置的條件。2. 掌握全階（維）狀態(tài)觀測器的設計算法：化能觀標準型的算法、 基于Sylvester矩陣方程的算法和利用對偶原理的設計方法。3. 掌握降階（維）狀態(tài)觀測器的設計算法：主要是基于Sylvester矩陣方程的算法。4. 了解帶觀測器的反饋系統(tǒng)的性質，掌握系統(tǒng)設計的分離性原理。5. 了解狀態(tài)觀測器特征值選擇的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。1.3 最優(yōu)控制原理（OCP1.3 最優(yōu)控制（0（P）

25、（參考學時數(shù)：16）選修備注內容簡介最優(yōu)控制是控制科學的主要內容，可以為控制系統(tǒng)提高有效地 描述處理對象的模型及其控制。所以，控制科學與技術有關的許多 領域都要用到最優(yōu)控制中的概念。最優(yōu)控制包括極小值原理、時間與燃料最優(yōu)控制、二次型指標最優(yōu)控制和動態(tài)規(guī)劃等重要內容。最優(yōu)控制分析與設計中含有大量最優(yōu)控制的內容。例如：在姿態(tài)控制，最優(yōu)推力方向的研究與學習中要有理解形式證明的能 力。極小值原理中的理論被用于自動控制、過程系統(tǒng)和隨機系統(tǒng)等領域。隨著控制科學與技術的日益成熟，越來越完善的分析技術被用于實踐，為了理解將來的控制科學技術， 學生需要對最優(yōu)控制有深 入的理解。知識單元OCP1最優(yōu)控制的一般表示

26、OCP2極小值原理OCP3時間與燃料最優(yōu)控制OCP4二次型指標最優(yōu)控制OCP5動態(tài)規(guī)劃知識單元描述OCP1最優(yōu)控制的一般表示4 TV, 參考 課時(3)知識占八、舉例（姿態(tài)控制，最優(yōu)推理方向）提法（模型，初始狀態(tài)，性能指標，目標集，容許控制） 方法（變分，規(guī)劃）學習 目標1. 舉例解釋最優(yōu)控制的基本概念；2. 說明與模型、指標和控制的關系；3. 說明最優(yōu)控制的原理。OCP2極小 值原 理4 TV, 參考 課時知識占八、變分法伴隨方程 狀態(tài)方程 控制方程 控制約束極小值原理學習 目標1. 使用變分法到一般泛函的結果；2. 說明變分到一般無約束控制的規(guī)范方程；3. 用舉例證明解決最優(yōu)控制問題；4.

27、 說明具有控制約束的極小值原理。0CP3時間與 燃料最 優(yōu)控制參考 課時知識占八、最短時間、最省燃料和時間與燃料綜合指標的概念 Ba ng-Ba ng控制推導奇異最優(yōu)控制的概念非奇異控制的條件 Ban g-Coast-Ba ng 最優(yōu)控制控制切換次數(shù)定理學習 目標1. 以實例概述最短時間、最省燃料和時間與燃料綜合指標；2. 論述對給定的問題 Ban g-Ba ng控制推導；3. 奇異最優(yōu)控制的概念與非奇異控制的條件；4給出相應的控制切換次數(shù)定理與應用實例。0CP4二次型 扌曰標最 優(yōu)控制4 -4y. 參考 課時知識占八、二次性能指標線性狀態(tài)調節(jié)器線性輸出調節(jié)器線性伺服系統(tǒng)魯棒調節(jié)器的概念學習

28、目標1解釋二次性能指標的意義，包括有限時間和無限時間指標；2. 敘述線性狀態(tài)調節(jié)器原理；3. 給出線性輸出調節(jié)器的解法；4. 分析建立線性伺服系統(tǒng)方程和魯棒調節(jié)器的概念。0CP5動態(tài)規(guī) 劃4 TV, 參考 課時知識占八、多級決策 路線圖最優(yōu)性原理 二次型規(guī)劃學習 目標1. 用實例解釋多級決策情況；2. 用實例說明和路線圖的問題；3. 控制問題最優(yōu)性原理；4. 離散系統(tǒng)二次型動態(tài)規(guī)劃。0CP6狀態(tài)空 間4 TV, 參考 課時由基礎課現(xiàn)代控制理論”完成知識占八、微分方程狀態(tài)方程、狀態(tài)轉移矩陣、標準型能控和能觀條件標準型變換學習 目標1. 動態(tài)系統(tǒng)的物理建模；2. 狀態(tài)方程與狀態(tài)轉移矩陣的概念與建立

29、；3. 完全能控性與完全能觀性概念和判別條件；4. 采用線性代數(shù)方法進行標準型變換。（這部分內容由基礎課 現(xiàn)代控制理論”完成，為使學習具有針對 性，此處仍列出其知識點和學習目標）1.4 最優(yōu)估計與卡爾曼濾波（OEF1.4 最優(yōu)估計與卡爾曼濾波（OEF （參考學時數(shù)：16）選修備注內容簡介熟練掌握最優(yōu)估計與卡爾曼濾波是學習控制科學與技術應用 內容的需要，教學大綱應要求學生掌握如何使用最優(yōu)估計與卡爾曼 濾波。建議學生至少應熟練掌握離散卡爾曼濾波范例。最優(yōu)估計與卡爾曼濾波的知識由估計的一般方法基本概念和 卡爾曼濾波組成，這些概念和技術對于噪聲系統(tǒng)卡爾曼濾波實踐是 重要的。這一領域包括的估計問題概述、

30、估計的一般方法和卡爾曼濾波算法等，這些內容很好地覆蓋了控制科學與技術專業(yè)的本科生 必須了解和掌握整個濾波的知識范圍。其他知識領域如隨機最優(yōu)控制也用到與卡爾曼濾波相關的知識單兀，這些知識單兀也是控制科學與技術專業(yè)的重要內容。知識單元OEF1估計問題概述OEF2估計的一般方法OEF3離散卡爾曼濾波OEF4連續(xù)卡爾曼濾波OEF5非線性濾波知識單元描述0EF1估計問 題概述4 TV, 參考 課時知識占八、隨機變量隨機噪聲隨機模型最小方差估計概念 極大似然估計概念學習 目標1. 分析解釋隨機變量概念；2. 隨機噪聲概念；3. 舉例說明不冋的隨機估計問題模型；4. 說明最小方差估計概念；5. 說明極大似然

31、估計概念；0EF2估計的 一般方 法4 -4y. 參考 課時知識占八、最小方差估計策略極大似然估計算法線性最小方差估計策略線性最小方差估計特性學習 目標1. 了解最小方差估計策略的重要性；2. 了解極大似然估計算法特性；3. 給出簡單問題線性最小方差估計算法；4. 給出線性最小方差估計特性；OEF3離散卡 爾曼濾 波4 -4y. 參考 課時知識占八、濾波器模型卡爾曼濾波方程濾波增益方差遞推計算卡爾曼濾波性質學習 目標1. 了解基本濾波器模型的表示和用法；2. 了解卡爾曼濾波方程；3. 掌握濾波增益應用；4. 掌握方差遞推計算的方法；5. 了解卡爾曼濾波性質；6. 卡爾曼濾波程序框圖；7. 了解

32、卡爾曼濾波應用實例；OEF4連續(xù)卡 爾曼濾 波4 TV, 參考 課時知識占八、連續(xù)系統(tǒng)模型的概念等效的離散系統(tǒng)連續(xù)卡爾曼濾波算法白噪聲和有色噪聲連續(xù)卡爾曼濾波特點學習 目標1. 解釋連續(xù)系統(tǒng)模型的概念和應用實例；2. 識別等效的離散系統(tǒng)問題的情況；3. 以類似離散系統(tǒng)問題為例，建立連續(xù)卡爾曼濾波算法；4. 解釋連續(xù)卡爾曼濾波特點；5. 解釋白噪聲和有色噪聲的卡爾曼濾波；0EF5非線性濾波4 TV, 參考 課時知識占八、非線性估計問題連續(xù)線性化卡爾曼濾波離散線性化卡爾曼濾波推廣卡爾曼濾波學習 目標1. 解釋非線性估計問題；2. 設計連續(xù)線性化卡爾曼濾波和離散線性化卡爾曼濾波；3. 推導推廣卡爾曼

33、濾波。0EF6狀態(tài)空間4 TV, 參考 課時由基礎課現(xiàn)代控制理論”完成知識占八、微分方程狀態(tài)方程、狀態(tài)轉移矩陣、標準型能控和能觀條件標準型變換學習 目標1. 動態(tài)系統(tǒng)的物理建模；2. 狀態(tài)方程與狀態(tài)轉移矩陣的概念與建立；3. 完全能控性與完全能觀性概念和判別條件；4. 采用線性代數(shù)方法進行標準型變換。（這部分內容由基礎課 現(xiàn)代控制理論”完成，為使學習具有針對 性，此處仍列出其知識點和學習目標）1.5 系統(tǒng)辨識（SID）1.5 系統(tǒng)辨識（SID）（參考學時數(shù)：16）選修備注內容簡介系統(tǒng)辨識是控制科學的主要內容，可以為控制系統(tǒng)處理對象的模型的建立提供方法。 所以，控制科學與技術有關的許多領域都要

34、用到系統(tǒng)辨識。系統(tǒng)辨識包括最小二乘理論、權函數(shù)辨識、線性模型參數(shù)辨識和廣義最小二乘辨識等重要內容。系統(tǒng)辨識分析與設計中含有大量最小二乘辨識的內容。例如： 最優(yōu)輸入信號，偽隨機二位序列、在線最小二乘算法研究與學習中 要有理解形式證明的能力。系統(tǒng)辨識原理中的理論被用于自動控 制、過程系統(tǒng)和自適應系統(tǒng)等領域。隨著控制科學與技術的日益成熟，越來越完善的系統(tǒng)辨識分析技術被用于實踐，為了理解將來的控制科學技術， 學生需要對最優(yōu) 控制有深入的理解。知識單元SID1系統(tǒng)辨識問題SID2最小二乘理論SID3權函數(shù)辨識SID4線性模型參數(shù)辨識SID5廣義最小二乘辨識SID6系統(tǒng)辨識發(fā)展及其它：神經(jīng)網(wǎng)絡辨識、模糊辨

35、識、辨識模型驗證等知識單元描述SID1系統(tǒng)辨 識問題4 TV, 參考 課時知識占八、系統(tǒng)辨識問題系統(tǒng)辨識分類參數(shù)估計方法線性差分方程脈沖響應與階躍響應狀態(tài)方程學習 目標1. 解釋系統(tǒng)辨識問題；2. 用相應的方法對系統(tǒng)辨識進行分類；3. 對線型差分方程確定參數(shù)估計方法；4. 討論脈沖和階躍響應方程；5. 復習隨機狀態(tài)方程。SID2最小二4 TV, 參考 課時乘理論知識占八、最小一乘理論最小一乘估計的統(tǒng)計特征序列最小一乘估計多變量系統(tǒng)實時最小一乘辨識學習 目標1. 描述最小一乘理論；2. 對模型說明最小一乘解；3. 描述參數(shù)估計算法的統(tǒng)計特征；4. 建立在線最小一乘算法；5. 描述多變量系統(tǒng)辨識方

36、法；6. 實時最小二乘辨識。SID3脈沖函 數(shù)辨識4 TV, 參考 課時知識占八、最小一乘估計最優(yōu)輸入信號偽隨機二位序列建立在線最小二乘算法多變量系統(tǒng)辨識學習 目標1. 實現(xiàn)最小二乘估計算法；2. 對一個應用問題設計一個最優(yōu)輸入信號；3. 在線最小二乘算法實現(xiàn)；4. 討論偽隨機二位序列；5. 討論多變量系統(tǒng)辨識；SID4線性模 型參數(shù) 辨識4 TV, 參考 課時知識占八、基本辨識問題最小二乘解參數(shù)估計在線最小二乘法多變量系統(tǒng)系統(tǒng)階次實時辨識學習 目標1. 描述基本辨識問題；2. 對模型說明最小二乘解；3. 描述參數(shù)估計算法的特性；4. 實現(xiàn)解決一個合適問題的分治算法；5. 建立在線最小二乘算法

37、；6. 描述多變量系統(tǒng)辨識方法；7. 系統(tǒng)階次確定；8. 實時辨識。SID5廣義最4 TV, 參考 課時小一乘辨識知識占八、噪聲系統(tǒng)模型 殘差和有偏估計 廣義最小一乘冋題 廣義最小一乘公式學習 目標1. 討論噪聲系統(tǒng)模型概念；2. 解釋殘差和有偏估計；3. 廣義最小二乘問題提出；4. 導出廣義最小二乘公式；5. 舉例廣義最小二乘法。1.6 計算機硬件技術（CHW1.6 計算機硬件技術（CHWV（核心學時數(shù)：48）備注內容簡介計算機硬件技術是學習計算機控制系統(tǒng)專業(yè)知識的基礎，主要內容包括數(shù)字計算機組成基本概述、定點數(shù)/浮點數(shù)編碼與運算、存儲器系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、指令流水、總線技術、輸入/輸出系統(tǒng)及

38、DSP,FPGA,ARM 等。知識單元CHW數(shù)字計算機組成基本概述（核心）CHV2定點數(shù)/浮點數(shù)編碼與運算（核心）CHV3存儲器系統(tǒng)（核心）CHW4指令系統(tǒng)（核心）CHV5指令流水（核心）CHW6總線技術（核心）CHW輸入/輸出系統(tǒng)（核心）CHW8數(shù)字信號處理器（DSP）（選修）CHV9可編程邏輯器件（FPGA）（選修）CHVW0嵌入式系統(tǒng)（ARM）（選修）知識單元描述CHW數(shù)字計 算機組 成基本 概述（核心）4 TV, 參考 課時6知識占八、 RISC/CISC;計算機軟件/硬件/虛擬機；馮諾依曼型計算機的五大基本組成部分；計算機各部件的主要功能和相關概念：算邏單元（ALU）、存儲器、字節(jié)、

39、字、地址、指令、程序、CPU主機、總線；計算機系統(tǒng)性能評價的概念：內特性、外特性、響應時間、吞吐率、峰值性能、持續(xù)性能、MIPS MFLOPS時鐘周期、指令周期和總線周期；存儲器讀/寫時序、輸入/輸出時序和中斷操作時序；學習 目標1. 了解 RISC/CISC 的差異；2. 了解計算機軟件/硬件/虛擬機；3. 了解馮諾依曼型計算機的五大基本組成部分；4. 了解計算機各部件的主要功能和相關概念；5. 了解有關計算機系統(tǒng)性能評價的概念；6. 了解時鐘周期、指令周期和總線周期；7. 掌握時序分析的基本方法，能讀懂時序圖；CHV2定點數(shù)/ 浮點數(shù) 編碼與 運算（核 心）4 TV, 參考 課時6知識占八

40、、原碼/反碼/補碼；數(shù)據(jù)的大數(shù)端和小數(shù)端表示方式；數(shù)據(jù)對齊存儲；定點數(shù)的編碼、存儲與運算；浮點數(shù)的編碼、存儲與運算； IEEE754;學習 目標1. 掌握原碼/反碼/補碼；2. 了解數(shù)據(jù)的大數(shù)端和小數(shù)端表示方式；3. 了解數(shù)據(jù)對齊存儲；4. 掌握定點數(shù)的編碼、存儲與運算；5. 掌握浮點數(shù)的編碼、存儲與運算；6. 了解 IEEE754;CHV3存儲器 系統(tǒng)（核 心）參考 課時6知識占八、存儲器件類型及其工作原理；存儲器的延遲、工作周期、帶寬提高和交叉存儲技術； 層次化存儲系統(tǒng)；存儲器的構成；咼速緩沖存儲器（cache）；虛擬存儲器；學習 目標1. 了解靜態(tài)存儲器和動態(tài)存儲器的存儲原理和特征；2.

41、 了解各種只讀存儲器的概念和特征；3. 了解層次化存儲器在減少實際訪存延遲上的應用；4. 掌握存儲器位擴展和字擴展的構成方法；5. 掌握cache的功能、原理和基本概念；6. 掌握cache中的各種地址映像方式， 掌握各種替換策略和更新 策略；7. 掌握虛擬存儲器的功能、原理和基本概念；8. 了解三種虛擬存儲器的特征；CHW4指令系統(tǒng)（核心）參考 課時12知識占八、指令格式的概念、分類和特征；操作碼的編碼方法； MIPS指令與助記符；指令的執(zhí)行過程；指令控制器與中斷， 有關概念：硬連線邏輯、微程序、微指令、 微地址、控制存儲器、多級屮斷、多重屮斷、中斷屏敝、中斷 向量、軟件中斷、微操作；學習

42、目標1. 掌握指令格式的概念、分類和特征；2. 掌握操作碼的編碼方法；3. 熟悉常見指令的助記符，掌握MIPS指令的含義；4. 了解CPU的結構，了解運算指令、訪存指令和轉移指令的執(zhí)行 過程；5. 了解三種指令控制器的設計原理和特征；6. 掌握中斷和異常的概念、中斷的過程及其分類、作用；CHV5指令流水（核心）4 -4y. 參考 課時4知識占八、指令流水概念；相關性概念；指令流水線時空圖與分析；靜態(tài)/動態(tài)指令調度的基本概念和分類；分支預測的有關概念、分類和原理；多重指令啟動的基本概念和分類；學習 目標1. 了解指令流水的基本概念，了解相關性的概念；2. 掌握指令流水線時空圖的繪制方法，掌握指令

43、流水線的基本分析方法；3. 了解靜態(tài)/動態(tài)指令調度的基本概念和分類；4. 了解分支預測的有關概念、分類和原理；5. 了解多重指令啟動的基本概念和分類；CHW總線技術（核心）參考 課時8知識占八、總線的各種傳輸方式、冋步方式、裁決方式及其特點；系統(tǒng)總線的操作過程；總線接口的概念和功能；總線波特率、比特率、傳輸帶寬的計算方法；有關概念：握手信號、鏈式查詢、計數(shù)器定時查詢、獨立請求、 猝發(fā)方式、全互鎖、四邊沿協(xié)議、半冋步方式；學習 目標1. 了解總線的各種傳輸方式、冋步方式、裁決方式及其特點；2. 了解系統(tǒng)總線的操作過程；3. 了解總線接口的概念和功能；4. 掌握總線波特率、比特率、傳輸帶寬的計算方

44、法；CHV7 輸入/輸出 系統(tǒng)（核心）參考 課時6知識占八、外圍設備的兩種尋址方法；兩種程序控制輸入輸出方法的原理和特點； DMA控制方式的原理和特點；學習 目標1. 了解外圍設備的兩種尋址方法；2. 掌握兩種程序控制輸入輸出方法的原理和特點；3. 掌握DMA控制方式的原理和特點；1.7 程序設計基礎（軟件）（PGB1.7 .程序設計基礎（PGB）（核心學時數(shù)：48）備注內容簡介程序設計語言是程序員與計算機之間對話”的媒介。一個程序員不僅需要掌握至少一門語言，更應該了解各種程序設計語言的特 點。對于工科非計算機類專業(yè)而言需要較寬泛地了解或掌握基本程 序設計方法、面向對象程序設計思想、基本的數(shù)據(jù)

45、結構知識、數(shù)據(jù) 處理和基本實現(xiàn)算法，也需要了解一些與操作系統(tǒng)、編譯原理、網(wǎng) 絡、軟件工程等方面相關的基本概念和框架。本課程主要目的是使工科非計算機類專業(yè)學生能在需要時具備程序編制與調試的基本能 力，并且能否知道需要從何處入手擴展知識來解決具體應用問題。知識單元PGB 1程序設計語言概論（核心）PGB 2程序設計導論（核心）PGB 3面向對象程序設計（核心）PGB 4數(shù)據(jù)結構與算法（核心）PGB 5數(shù)據(jù)庫基礎與應用（選修）知識單元描述PGB1程序 設計 語言 概論（核 心）4 TV, 參考 課時4知識占八、程序設計語言的歷史程序設計語言范型概述過程式語言面向對象語言函數(shù)語言說明性及非算法式語言腳

46、本式語言程序設計語言的基本語法和語義學習 目標1. 概述幾種程序設計語言，說明它們對語言發(fā)展史的重要影響；2. 了解幾種不同語言范型的特點。PGB 2程 序設 計基 本結 構（核 心）4 TV, 參考 課時14知識占八、變量、類型、表達式和語句順序、條件和循環(huán)控制結構函數(shù)定義、函數(shù)調用和參數(shù)傳遞 輸入和輸出基礎結構化程序設計方法學習 目標1分析解釋由基本程序結構組成的簡單程序（含基本計算、簡單輸 入輸出、條件與重復結構和函數(shù)）；2.修改和擴充簡單程序；3掌握結構化程序設計方法，按給定的程序設計任務，逐步求精， 進行系統(tǒng)的設計、編碼、測試、查錯和實施；PGB 3面 向對 象程 序設 計（核 心）

47、4 TV, 參考 課時14知識占八、面向對象設計封裝與信息隱藏行為與實現(xiàn)的分離 類和子類與類層次繼承與多態(tài)性學習 目標1. 理解面向對象程序設計思想和封裝、抽象、繼承和多態(tài)性的特點；2. 用一種面向對象（C/C+或java）的程序設計語言進行簡單程序的 設計、實現(xiàn)、測試和調試；3. 簡單理解類機制是如何支持封裝和信息隱藏的；4. 能夠使用類層次、繼承和重載進行用戶類庫設計、實現(xiàn)、測試和 調試。PGB4數(shù)據(jù) 結構 與算 法（核 心）4 TV, 參考 課時16知識占八、隊列、鏈表與堆棧樹與二叉樹圖的表示與遍歷查找與排序學習 目標1. 基本隊列/循環(huán)隊列、單向鏈表/雙向鏈表、堆棧與遞歸；2. 樹/二

48、叉樹建立、存儲與遍歷；3. 用基本的圖算法解決問題，包括深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷， 單源最短路徑，最小生成樹；4. 基本查找與排序算法概述與比較。PGB 5數(shù) 據(jù)庫 基礎 與應 用（選 修）4 TV, 參考 課時(32)知識占八、關系模型和關系代數(shù)關系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL關系數(shù)據(jù)庫理論數(shù)據(jù)庫設計數(shù)據(jù)庫管理學習 目標1.關系的定義、操作及完整性，關系代數(shù)的運算，運用關系代數(shù)進 行數(shù)據(jù)查詢；2. SQL的數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱和數(shù)據(jù)控制，視圖、索引的定義和運 用；嵌入式SQL語言的數(shù)據(jù)互連（可選）；3. 函數(shù)依賴和多值依賴，規(guī)范化和范式；Armstrong公理和模式分解（可選）；4. E-R模型設計

49、、E-R模型向關系模式轉換，物理設計和實施；5. 數(shù)據(jù)庫的完整性、安全性、并發(fā)性控制和恢復技術。1.8計算機網(wǎng)絡與通訊（CNC）1.8 計算機網(wǎng)絡與通訊 （CNC）（核心內容學時數(shù)：48）備注內容簡介計算機網(wǎng)絡是計算機技術和通信技術密切結合的產物，正成為在自動控制技術中得到廣泛應用的一門專業(yè)知識。本門知識以OSI參考模型為線索，分層次討論物理層、介質訪問子層、數(shù)據(jù)鏈路層、 網(wǎng)絡層、傳輸層的功能和協(xié)議。 為學生在自動化技術中應用網(wǎng)絡打 下基礎。知識單元CNC 1網(wǎng)絡的層次體系結構；（核心）CNC 2數(shù)據(jù)通信基礎一一物理層（核心）CNC 3局域網(wǎng)的介質訪問子層（核心）CNC 4數(shù)據(jù)鏈路層（核心）CNC 5網(wǎng)絡層（核心）CNC 6傳輸層（核心）CNC 7應用層（選修）知識單元描述CNC1網(wǎng)