現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)-教學(xué)大綱

《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》教學(xué)大綱課程信息課程名稱：現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)課程類別：素質(zhì)選修課/專業(yè)基礎(chǔ)課課程性質(zhì)：選修/必修計劃學(xué)時：32計劃學(xué)分：2先修課程：無選用教材：《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》，高強主編，2023年，電子工業(yè)出版社教材。適用專業(yè)：本課程本書可作為高等院校自動化、電氣工程等相關(guān)專業(yè)的本科生或研究生課程，也可供相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員參考。課程負責人：二、課程簡介現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)是自動化等相關(guān)專業(yè)的核心課程之一，兼具高度的數(shù)理理論特征與極強的工程實踐背景。本課程涉及線性代數(shù)、電路模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等前置專業(yè)課程，緊密銜接自動控制原理課程。同時作為自動化等相關(guān)專業(yè)的高階課程,本課程可以服務(wù)于相關(guān)專業(yè)本科階段的各類實踐課程與設(shè)計課程。本課程以線性控制系統(tǒng)為主要研究對象，從基礎(chǔ)概念理論、控制系統(tǒng)分析與設(shè)計等方面對現(xiàn)代控制理論進行由淺入深的介紹。本課程的主要內(nèi)容包括緒論、動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型及變換、線性系統(tǒng)動態(tài)分析、線性系統(tǒng)的能控性和能觀性分析李雅普諾夫穩(wěn)定性分析狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測器、典型動力系統(tǒng)的控制。本課程兼顧理論性與工程性,各章均介紹了使用MATLAB軟件輔助相關(guān)理論分析的方法，同時在本課程的例題與習(xí)題中加人了大量具有實際工程背景的案例。三、課程教學(xué)要求序號專業(yè)畢業(yè)要求課程教學(xué)要求關(guān)聯(lián)程度1工程知識1.掌握動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型及變換、線性系統(tǒng)動態(tài)分析和能觀性分析。2.了解機器學(xué)習(xí)的應(yīng)用領(lǐng)域和市場需求，為產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)提供指導(dǎo)。L2問題分析1.學(xué)會現(xiàn)代控制理論應(yīng)用中出現(xiàn)的問題進行分析和解決，包括硬件故障、軟件錯誤、網(wǎng)絡(luò)問題等。2.學(xué)會進行故障排除和維修和計算方法，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用。H3設(shè)計/開發(fā)解決方案1.掌握李雅普諾夫穩(wěn)定性分析，能將現(xiàn)代控制理論應(yīng)用到工作和生活領(lǐng)域中。2.學(xué)會進行系統(tǒng)測試和驗證，以確保系統(tǒng)的質(zhì)量和性能符合要求。H4研究L5使用現(xiàn)代工具1.掌握現(xiàn)代控制理論研發(fā)的現(xiàn)代工具，如仿真軟件、調(diào)試工具等。2.學(xué)會使用現(xiàn)代工具進行數(shù)據(jù)分析和處理，提高工作效率和準確性。M6工程與社會1.了解現(xiàn)代控制理論研發(fā)的產(chǎn)品對社會的影響和作用，以及相關(guān)的法律法規(guī)和標準。2.學(xué)會將相應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于實際生產(chǎn)和社會服務(wù)中，為社會做出貢獻。L7環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展L8職業(yè)規(guī)范L9個人和團隊1.學(xué)會個人發(fā)展和團隊合作，提高個人和團隊的綜合素質(zhì)。2.學(xué)會與他人合作和溝通，建立良好的人際關(guān)系和團隊合作氛圍。H10溝通1.學(xué)會進行有效的溝通和表達，與客戶、同事和上級保持良好的溝通和協(xié)作。2.學(xué)會進行跨文化溝通和合作，提高國際化視野和跨文化交流能力。M11項目管理1.學(xué)會進行項目管理和組織，包括項目計劃、進度控制、質(zhì)量管理等。2.學(xué)會進行風(fēng)險評估和管理，提高項目成功的概率和效率。L12終身學(xué)習(xí)1.學(xué)會進行自我學(xué)習(xí)和自我提升，不斷提高自身的專業(yè)水平和創(chuàng)新能力。2.學(xué)會進行終身學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃，不斷拓展職業(yè)領(lǐng)域和發(fā)展空間。H注：“課程教學(xué)要求”欄中內(nèi)容為針對該課程適用專業(yè)的專業(yè)畢業(yè)要求與相關(guān)教學(xué)要求的具體描述?！瓣P(guān)聯(lián)程度”欄中字母表示二者關(guān)聯(lián)程度。關(guān)聯(lián)程度按高關(guān)聯(lián)、中關(guān)聯(lián)、低關(guān)聯(lián)三檔分別表示為“H”“M”或“L”。“課程教學(xué)要求”及“關(guān)聯(lián)程度”中的空白欄表示該課程與所對應(yīng)的專業(yè)畢業(yè)要求條目不相關(guān)。四、課程教學(xué)內(nèi)容章節(jié)名稱主要內(nèi)容重難點關(guān)鍵詞學(xué)時類型1動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型及變換引言動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的線性變換線性時變系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型MATLAB在動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)空間模型中的應(yīng)用了解動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型以及線性變換；了解線時性變系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)8理論+實操2線性系統(tǒng)動態(tài)分析引言線性定常齊次狀態(tài)空間表達式的解線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣線性定常非齊次狀態(tài)方程的解線性時變系統(tǒng)狀態(tài)方程的解連續(xù)狀態(tài)方程的離散化離散狀態(tài)方程的解MATLAB在線性系統(tǒng)動態(tài)分析中的應(yīng)用熟悉線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的定義、運算性質(zhì)和計算方法；了解線性時變系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的求解和性質(zhì)12理論+實操3線性系統(tǒng)的能控性和能觀性分析引言線性定常系統(tǒng)的能控性線性定常系統(tǒng)的能觀性線性定常離散系統(tǒng)的能控性與能觀性對偶原理能控標準型和能觀標準型線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解傳遞函數(shù)陣的狀態(tài)空間實現(xiàn)MATLAB在能控性和能觀性分析中的應(yīng)用掌握線性定常離散系統(tǒng)的能控性與能觀性；了解對偶關(guān)系和對偶原理12理論+實操4李雅普諾夫穩(wěn)定性分析引言穩(wěn)定性李雅普諾夫穩(wěn)定性判定方法李雅普諾夫穩(wěn)定性在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用李雅普諾夫穩(wěn)定性在非線性系統(tǒng)中的應(yīng)用MATLAB在李雅普諾夫穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用了解李雅普諾夫穩(wěn)定性判定方法以及應(yīng)用；掌握MATLAB在李雅普諾夫穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用8理論+實操5狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測器引言狀態(tài)反饋與輸出反饋反饋控制對能控性與能觀性的影響閉環(huán)系統(tǒng)極點配置解耦控制狀態(tài)觀測器MATLAB在閉環(huán)極點配置及狀態(tài)觀測器設(shè)計中的應(yīng)用了解狀態(tài)反饋與輸出反饋；掌握閉環(huán)系統(tǒng)極點配置12理論+實操6典型動力系統(tǒng)的控制倒立擺系統(tǒng)電液控制系統(tǒng)四旋翼無人機了解倒立擺系統(tǒng)、電液控制系統(tǒng)、四旋翼無人機的模型和應(yīng)用12理論+實操五、考核要求及成績評定序號成績類別考核方式考核要求權(quán)重（%）備注1期末成績期末考試大作業(yè)50百分制，60分為及格2平時成績實踐6次40優(yōu)、良、中、及格、不及格3平時表現(xiàn)出勤情況10兩次未參加課程則無法獲得學(xué)分注：此表中內(nèi)容為該課程的全部考核方式及其相關(guān)信息。六、學(xué)生學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)方法建議1.依據(jù)專業(yè)教學(xué)標準，結(jié)合崗位技能職業(yè)標準，通過案例展開學(xué)習(xí)，將每個項目分成多個任務(wù)，系統(tǒng)化地學(xué)習(xí)。2.通過每個項目最后搭配的習(xí)題，鞏固知識點。3.了解行業(yè)企業(yè)技術(shù)標準，注重學(xué)習(xí)新技術(shù)、新工藝和新方法，根據(jù)教材中穿插設(shè)置的智能終端產(chǎn)品應(yīng)用相關(guān)實例，對已有技術(shù)持續(xù)進行更新。4.通過開展課堂討論、實踐活動，增強的團隊協(xié)作能力，學(xué)會如何與他人合作、溝通、協(xié)調(diào)等等。學(xué)生課外閱讀參考資料《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》，高強主編，2023年，電子工業(yè)出版社教材。七、課程改革與建設(shè)（1）通俗易懂，方便學(xué)習(xí)，構(gòu)建數(shù)字化資源，立體呈現(xiàn)教育信息化的特點，結(jié)合仿真軟件，充分提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和積極性。（2）注重技能的養(yǎng)成和思維的拓展。通過引導(dǎo)式教學(xué)，設(shè)計包括引導(dǎo)問題、優(yōu)化決策、具體實