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《现代控制理论》教学大纲课程英文名Modern ControlTheory课程代码A0803Z78理论实验/实践学学分2总学时32320学时时学科基先修课程类别础课课程性质限选线性代数、自动控制理论课程适用专开课电气工程及其自动化机电学院业学院
一、课程地位与课程目标(-)课程地位《现代控制理论》是电气工程及其自动化专业的重要专业理论课程,教学目的是培养学生以状态空间法来分析和设计自动控制系统由单输入单输出系统引入,揭示多输入多输出系统内在特性等特点本课程任务主要讲授现代控制理论的基础部分,以线性、定常系统为主,以系统分析和初步的系统设计为重点,为今后深入学习最优控制理论、线性控制系统、非线性控制系统、系统辨识等课程奠定基础学生通过本课程的学习,应掌握状态空间法的基本概念和基本理论,理解能控性、能观性、极点配置和状态观测器设计的基本原理,具备初步的针对多输入多输出系统性能分析和控制器设计的能力
(二)课程目标⑴了解状态空间表达式的基本概念,理解状态空间表达式建立方法,掌握状态空间表达式的变换及求解方法;
(2)理解状态能控性和能观性的概念和性质,掌握能控性和能观性标准型实现及其能控/能观判据;掌握Lyapunov判断系统稳定性的方法;
(3)理解状态反馈和输出反馈的概念和意义,熟练掌握基于极点配置的状态反馈系统,以及状态重构和状态观测器的设计方法,具有应用控制系统反馈相关知识,针对实际的控制工程实际问题,进行控制系统设计与改进的能力
二、课程目标达成的途径与方法《现代控制理论》课程教学以课堂教学为主,结合自主学习,由单输入/单输出控制系统引入,介绍多输入多输出系统,学习建立状态空间表达式,状态转移矩阵,并在给定输入条件下,求出系统的解此外应该掌握在给定系统性能要求时,通过设计状态反馈及极点配置实现既定目标培养学生运用工程基础知识和现代控制理论专业知识,分析和解决控制科学与工程领域复杂工程问题的能力⑴课堂教学主要讲述状态空间表达式的基本概念,基本原理、基本分析、计算和设计方法并将简单的单输入/单输出工程实例融入理论教学中,使学生能够更加容易理解抽象的理论知识,提高学习控制理论的兴趣,熟悉控制系统分析与设计的理论知识体系,形成良好的思维方式和学习方法在课堂教学中,充分引入互动环节,提高教学效果
(2)针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点,列出部分内容作为学生自主学习环节,训练、形成良好的专业知识学习方法,培养学生自主学习意识和能力
(3)采用问题研讨及鼓励式教学方式,培养学生理论知识的应用能力、实验数据分析和处理能力及团队协助能力
三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程课程目标对毕业要求的支撑程度(H、M、L)目标毕业要求1毕业要求2课程目标H M1课程目标H H2课程目标H H3注
1.支撑强度分别填写H、M或L(其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低)
四、课程主要内容与基本要求对应课程目知识点主要内容基本要求标课程目状态空间表达式描述方法L1标1第1章课程目标传递函数矩阵L2状态空间表达式1课程目标线性变换L31课程目标齐次状态方程的解L31第2章控制系统运动课程目标状态转移矩阵L2分析1课程目非齐次状态方程的解L3标1第3章系统的能控/课程目标能控/能观的概念L1能观性1课程目能控/能观标准型及判据L1标2课程目标能控/能观与传函的关系L22课程目标Lyapunov稳定及判定方法L2第4章2Lyapunov^t^性课程目标BIBO稳定L22课程目标极点配置和状态估计的概念L13课程目控制系统的极点配置L1第5章标3极点配置与状态估计课程目标控制系统的状态估计L13控制系统的性能分析课程目标
1、L13
五、课程学时安排早P节教学内容学生任务对应课学时数程目标课程目1-
2、1-状态空间表达式概念及建4标1立
4、1-6课程目1-
10、1-第1章控制系传递函数矩阵2标1统的数学模型12课程目1-
14、1-线性变换2标116课程目2-
5、2-转移矩阵2标
16、2-8第2章课程目2-
11.2-线性捽制系统的运动状态方程的解2标113分析课程目2-
17、2-脉冲响应2标218第3章课程目控制系统的能控性与能控性/能观性及其判据23-
1.3-2标2能观测性课程目能控性、能观性与传递函23-
7、3-8标2数关系课程目3-
13、3-能控标准型和能观标准型2标214课程目4-
1、4-
3、李亚普诺夫稳定性及判据2标24-4第4章控制系统稳定性课程目线性系统的稳定性及24-74-9标2sBIB0稳定课程目状态反馈和输出反馈25-1标3课程目标极点配置25-23第5章线性定常系统的课程目州口状态重构和状态观测器25-3标3课程目镇定问题及解耦问题25-4标3注L实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等;
2.实验类别指必做、选做等
六、考核方式及成绩评定占总成绩比例考核内容考核方式评定标准依据含到课率、课堂讨论发中国计量学院学生课程平过程考核20%言、平时作业等时成绩考核细则期末考核闭卷80%试卷参考答案和评分标准考核类别考试成绩登记百分制
七、推荐教材与主要参考书-推荐教材《现代控制理论基础》第三版王孝武主编机械工业出版社
2013.7-主要参考书
①《现代控制理论及应用》于长官主编哈尔滨工业大学出版社
2004.6
②《现代控制理论》闫茂德著机械工业出版社
2016.2
①《现代控制理论习题集》高立群主编清华大学出版社
2007.2。