《現(xiàn)代控制理論》課程教學(xué)大綱

1-3課程教學(xué)大綱《現(xiàn)代控制理論》教學(xué)大綱課程編號(hào)課程類(lèi)型專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程編號(hào)課程類(lèi)型專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)適用專(zhuān)業(yè)自動(dòng)化制訂日期482015.2制訂人48李志千審核人0二、課程英文名稱(chēng)mordencontroltheory三、課程類(lèi)別專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課四、學(xué)時(shí)與學(xué)分學(xué)時(shí)：48 學(xué)分：3五、授課對(duì)象自動(dòng)化、電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)大三學(xué)生六、先修課程高等數(shù)學(xué)、線(xiàn)性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)、自動(dòng)控制原理等七、后續(xù)課程計(jì)算機(jī)控制八、教學(xué)目的題的能力，為以后的課程的學(xué)習(xí)奠定一定的理論基礎(chǔ)。九、課程講授內(nèi)容第一章：緒論，了解控制理論的發(fā)展概況，以及現(xiàn)代控制理論的主要特點(diǎn)，內(nèi)容和研究方法，復(fù)習(xí)、補(bǔ)充有關(guān)《線(xiàn)性代數(shù)》的內(nèi)容。重點(diǎn)內(nèi)容：逆矩陣、線(xiàn)性無(wú)關(guān)與線(xiàn)性相關(guān)定義、非齊次方程求解、哈密頓定理、定號(hào)性理論等。,控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式:正確理解線(xiàn)性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述，狀態(tài)空間的基本概念，熟練掌握狀態(tài)空間的表達(dá)式，線(xiàn)性變換。重點(diǎn)內(nèi)容：狀態(tài)空,控制系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的解：本章重點(diǎn)討論狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的定態(tài)方程的求解方法，了解線(xiàn)性離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解方法。第四章,線(xiàn)性系統(tǒng)的能控性和能觀性: 正確理解定常和離散系統(tǒng)能控性與能觀性的基本概念與判據(jù)，熟練掌握能控標(biāo)準(zhǔn)型與能觀標(biāo)準(zhǔn)型，對(duì)偶原理規(guī)范分解，理解傳遞函數(shù)的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。重點(diǎn)內(nèi)容：能控、能觀的含義和定義，定常系統(tǒng)的能控、能觀的各種判據(jù)，線(xiàn)性變換的不變性。難點(diǎn)：可達(dá)性和可檢測(cè)性格蘭姆矩陣判據(jù)、PBH秩判據(jù)和約當(dāng)規(guī)范型判據(jù)。第五章,穩(wěn)定性與李雅普諾夫方法: 正確理解穩(wěn)定性基本概念和李雅普洛夫意義穩(wěn)定性概念，熟練掌握李氏第一法,李氏第二法，掌握線(xiàn)性系統(tǒng)漸近穩(wěn)定性分析和離散系統(tǒng)漸近穩(wěn)定性分析方法。重點(diǎn)內(nèi)容：李雅普諾夫第一、第二法的主要定義與定理李雅普諾夫函數(shù)線(xiàn)性定常系統(tǒng)與非線(xiàn)性系統(tǒng)穩(wěn)定性定理與判別，李雅普諾夫方程，漸近穩(wěn)定性的分析與判別。難點(diǎn)：李雅普諾夫函數(shù)的造與選取，離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性定理及穩(wěn)定判據(jù)。第六章,線(xiàn)性定常系統(tǒng)的綜合: 熟練掌握狀態(tài)反饋與輸出反饋極點(diǎn)配置重點(diǎn)內(nèi)容：實(shí)現(xiàn)與最小實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)和性質(zhì)狀態(tài)反饋與輸出反饋的基本結(jié)構(gòu)性質(zhì)和有關(guān)定理，單輸入、多輸出系統(tǒng)的極點(diǎn)配置，狀態(tài)反饋的工程應(yīng)用。難點(diǎn)：最小實(shí)現(xiàn)的定義和求解方法狀態(tài)反饋與輸出反饋實(shí)現(xiàn)的充要條件帶觀測(cè)器的閉環(huán)反饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)。章次標(biāo)題章次標(biāo)題重點(diǎn)難點(diǎn)第一章緒論控制理論的產(chǎn)生背景現(xiàn)代控制理論研究的主要內(nèi)容第二章控制系統(tǒng)的狀態(tài)空狀態(tài)、狀態(tài)空間表達(dá)式的基本狀態(tài)空間表達(dá)式建立的基間表達(dá)式 概念 本方法第三章控制系統(tǒng)狀態(tài)空間狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的概念、特點(diǎn)、離散時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)方程的表達(dá)式的解 性質(zhì) 求解方法第四章線(xiàn)性系統(tǒng)的能控性系統(tǒng)可控性、可觀性的基本概和能觀性 念、判據(jù)對(duì)偶原理、可控規(guī)范型和可觀規(guī)范型、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解第五章穩(wěn)定性與李雅普諾李雅普諾夫第一法、李雅普諾夫方法 夫第二法構(gòu)造李亞普諾夫函數(shù)的常用方法第六章線(xiàn)性定常系統(tǒng)的綜合狀態(tài)反饋、狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)配置方法章次標(biāo)題章次標(biāo)題總課時(shí)備注合計(jì)48480第一章緒論220第二章控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式10100第三章控制系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的解880第四章線(xiàn)性系統(tǒng)的能控性和能觀性12120第五章穩(wěn)定性與李雅普諾夫方法880第六章線(xiàn)性定常系統(tǒng)的綜合880十二、上機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求無(wú)十三、授課方式課堂理論教學(xué)和仿真相結(jié)合；結(jié)合典型案例進(jìn)行討論。十四、課堂教學(xué)與上機(jī)實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)比例無(wú)十五、考核方式70%，平時(shí)成績(jī)(課堂練習(xí))30%，以百分制給出總評(píng)成績(jī)。十六、教材《現(xiàn)代控制理論》，劉豹，唐萬(wàn)生著，機(jī)械工業(yè)出版社，2011.05十七、參考書(shū)目《自動(dòng)控制原理》，胡壽松