现代控制理论教学大纲

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GDOU-B-11-213

《现代控制理论》教学大纲

课程简介

教学内容

本课程主要内容有：系统状态空间表达式的建立；状态方程的求解；系统的能控性和能观性，包括系统能控性和能观性的判别，能控标准型与能观标准型，线性系统的结构分解，传递函数矩阵的实现；李亚普诺夫方法原理及用李亚普诺夫方法分析线性定常、线性时变及非线性系统；控制系统的综合，包括反馈的各种类型，用状态反馈进行极点配置，用状态观测器实现状态反馈等。

修读专业：自动化专业

先修课程：线性代数、矩阵论、经典控制理论

教材：王孝武，《现代控制理论基础》，机械工业出版社，1998。

一、课程的性质与任务

本课程是在经典控制论基础上学习现代控制理论的基本概念、基本理论和分析方法。现代控制理论基础以状态空间分析法为核心，涵盖了非线性控制系统分析、动态系统最优控制方法。

通过本课程的学习，使学生能够初步掌握现代控制理论的基本知识及其分析方法，并将其应用于实际控制系统的分析与综合，提高学生的系统分析和综合能力。

二、课程的基本要求

通过本课程的学习,学生应该掌握有关运用状态空间分析法定量和定性分析及综合控制系统的基本理论、基本方法,为学习后续课程打下基础。

三、修读专业

电气工程及其自动化、自动化

四、本课程与其它课程的联系

本课程为自动化专业的专业课，是继经典控制理论---《自动控制原理》之后的又一

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门重要的控制理论课程。其任务是在经典控制理论的基础上进一步加深、扩展和提高学生在控制理论方面的基础知识，使学生较为全面地了解和掌握控制理论的基本内容，为后继学习《最优控制》、《随机控制》、《系统辨识》等其它自控理论课程打好基础。

要求学生具备微分方程、线性代数、积分变换(特别是拉氏变换，z变换)等数学方面的有关知识。

五、教学内容安排、要求、学时分配及作业

第一章控制系统的数学模型（10学时）

1.状态空间表达式（A）

2.由微分方程求状态空间表达式（B）

3.传递函数矩阵（A）

4.线性变换（B）

5.组合系统的数学描述（C）

6.作业一次

第二章线性控制系统的运动分析(10学时)

1.线性定常系统齐次状态方程的解（A）

2.状态转移矩阵（A）

3.线性定常系统非齐次状态方程的解（B）

4.线性系统的脉冲响应矩阵（B）

5.作业一次

第三章控制系统的能控性和能观测性(14学时)

1.能控性及其判据（A）

2.能观测性及其判据（A）

3.对偶原理（B）

4.能控标准形和能观测标准形（A）

5.能控性、能观测性与传递函数关系（B）

6.系统的结构分解（A）

7.实现问题（B）

8.作业一次

第四章控制系统的稳定性(8学时)

1.稳定性的定义(B)

李雅普诺夫稳定性定义、稳定、渐进稳定和不稳定的概念；（B）

BIBO稳定性的概念（C）

2．李雅普诺夫稳定性的基本定理（B）

李雅普诺夫稳定性的基本定理（B）

李雅普诺夫第二方法在线性定常系统中的应用（C）

作业一次

第五章线性定常系统的综合(12学时)

1.状态反馈和输出反馈（B）

2.反馈系统的能控性和能观测性（B）

3.极点配置问题（A）