《自動控制理論II》教學大綱

PAGE《自動控制理論II》課程編號：課程名稱：自動控制理論II；TheTheoryofAutomaticControlII學時：56學分：3.5先修課程：《自動控制理論I》目的與任務《自動控制理論》是自動化和電氣工程及其自動化專業(yè)本科生的主干專業(yè)基礎課，由《自動控制理論I》和《自動控制理論II》兩部分組成。《自動控制理論II》的任務是使學生掌握線性定常離散時間系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)和最優(yōu)控制系統(tǒng)的基本概念和知識，具有系統(tǒng)分析和設計的能力。為本學科進一步的深入學習和發(fā)展打下堅實的基礎。教學內容及學時分配離散控制系統(tǒng)(10學時)§1-1緒論§1-2離散控制系統(tǒng)的建模1.1.2.21.2.3離散控制系統(tǒng)§1-3離散控制系統(tǒng)的頻域描述1.3.11.3.21.3.3離散控制系統(tǒng)的§1-4離散控制系統(tǒng)的特性分析1.4.1離散控制系統(tǒng)的暫態(tài)特性分析1.4.2穩(wěn)定性定義及其判據(jù)1.4.3離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析§1-5離散控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與設計1.5.1可控性分析1.5.2可觀測性分析1.5.3離散控制系統(tǒng)的最小實現(xiàn)1.5.4離散控制系統(tǒng)的平衡實現(xiàn)*1.5.5狀態(tài)反饋1.5.6狀態(tài)觀測器及帶狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋§1-6基于I/O特性的設計校正1.6.1極點配置法1.6.2最小拍設計1.6.3無紋波最小拍設計非線性控制系統(tǒng)(10學時)§2-1概述§2-2描述函數(shù)法2.2.1非線性特性的描述函數(shù)2.2.2描述函數(shù)的解析計算2.2.3自激振蕩及其穩(wěn)定性分析2.2.3強迫振蕩§2-3相平面法2.3.1奇點及其分類2.3.2相軌跡繪制的解析方法2.3.3等傾線方法§2-4極限環(huán)的存在性判據(jù)*第三章穩(wěn)定性理論(8學時)§3-1基礎知識3.1.1中3.1.23.1§3-2局部穩(wěn)定性理論3.2.1Lyapunov直接法3.2.2一階近似法§3-3漸進穩(wěn)定域和全局穩(wěn)定性3.3.1Lyapunov直接法3.3.2線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性§3-4Lyapunov函數(shù)的構造3.4.1Schultz-Gibson變量梯度法3.4.2Krasovskii法§3-5頻域穩(wěn)定性判據(jù)3.5.1絕對穩(wěn)定性3.5.23.5.3圓判據(jù)第四章最優(yōu)控制系統(tǒng)(28學時)§4-1最優(yōu)控制與變分法4.1.1最優(yōu)控制問題的數(shù)學描述4.1.2函數(shù)空間中的度量4.1.3泛函與4.1.4Euler方程4.1.5有約束的變分問題§4-2Pontryagin最小值原理與Hamilton-Jacobi理論4.2.1Pontryagin最4.2.2Hamilton-Jacobi理論§4-3線性二次最優(yōu)控制系統(tǒng)4.3.1有限時間線性二次4.3.2有限時間線性二次4.3.3無限時間線性二次調節(jié)器：Riccati方程及其鎮(zhèn)定解4.3.44.3.5線性二次最優(yōu)跟蹤調節(jié)§4-4Bellman動態(tài)規(guī)劃4.4.14.4.2最優(yōu)性原理4.4.3§4-5最優(yōu)離散時間控制系統(tǒng)4.5.1離散時間系統(tǒng)的4.5.2最優(yōu)離散二次狀態(tài)調節(jié)器4.5.3最優(yōu)離散系統(tǒng)的Bellman動態(tài)規(guī)劃§4-6H無窮最優(yōu)控制理論簡介4.6.14.6.2模型匹配問題4.6.3Hankel算子與模型逼近理論4.6.4一類H無窮控制問題的考核與成績評定統(tǒng)一英文命題，英文答題。通過筆試考試和平時作業(yè)來評定成績。大綱說明本大綱以不低于教育部自動化專業(yè)教學指導委員會制定的《自動控制原理》課程教學基本要求為原則，適當考慮我校雙語教學改革需求而制定。教科書與參考書[1]吳麒.自動控制原理，（第二版）清華大學出版社，2006年10月[2]胡壽松.自動控制原理，（第四版）科學出版社，北京，2001年2月[3]鐘秋海.現(xiàn)代控制理論，高等教育出版社，北京，2005年2月[4]KatsuhikoOgata,ModernControlEngineering(4rdEdition),Pretice-HallInternational,Inc.清華大學出版社，北京，2006年2月[5]RichardC.Dorf,RobertH.Bishop.ModernControlSystems(NinthEdition).科學出版社，北京，2005年9月[6]J.-J.Slotin,WeipingLi.AppliedNonlinearControl.機械工業(yè)出版社，北京，2004年10月[7]D.S.Naidu.OptimalControlSystems.CRCPress,BocaRatonLondonNewYorkWashington英文課程介紹《TheTheoryofAutomaticControlII》CourseCode:******CourseName:TheTheoryofAutomaticControlIClassHour:56Credit:4CourseDescriptionTheTheoryofAutomaticControlisoneofthemainspecializedcorecoursesforundergraduatestudentsmajoringinAutomationandElectricalEngineering&Automation.Itconsistsoftwoparts:TheTheoryofAutomaticControlIandTheTheoryofAutomaticControlII.Theobjectiveofthiscourseistofamiliarizestudentswiththebasicconceptsandknowledgeoflineartime-invariantdiscretecontrolsystems,nonlinearcontrolsystemsandoptimalcontrolsystems.Themaintopicsofthiscourseincludeanalysisanddesignoflineardiscrete-timecontrolsystems;toolsforanalyzingnonlinearsystems,suchasthedescribingfunctionandthephaseplanemethods;Lyapunovstabilitytheory;optimalcontrolsystemstheoryiscomprisedofthevariationalcalculus,Euler-Lagrangeequation,PontryaginminimumprincipleandHamilton-Jacobitheory,linearquadraticoptimalcontrolsystems,Bellmandynamicprogrammingapproach.AshortintroductiontotheH