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《现代控制理论》课程教学大纲 一、《现代控制理论》课程说明 （一）课程代码：******* （二）课程英文名称：Principle of Modern Control Theory （三）开课对象：****专业 （四）课程性质： 现代控制理论是自动化本科专业的专业必修课。通过本课程教学，使学生了解自动控制系统的状态空间分析法，熟练掌握用状态空间分析法完成自动控制系统的性能分析及系统设计的原理和方法。着重培养学生理论联系实际、分析问题、解决问题的能力。科学计算能力及控制系统设计、调试的技能。学习这门课程的目的在于掌握现代控制理论和基本方法，以便进行系统分析和设计，同时为进一步学习其他有关课程打下较扎实的基础。 ? 先修课程：线性代数、自动控制原理 （五）教学目的 通过本课程的学习，要求学生通过本课程的学习，要求学生达到： 1、掌握线性系统理论的基本知识及其分析方法，能够用状态空间表达式来描述系统，并根据系统的微分方程建立其状态空间表达式的方法。 2、掌握系统特征值的求取方法，掌握线性定常系统非齐次方程的解和线性时变系统的解的求取方法，以及离散时间系统状态方程的两种解法。 3、掌握能控性、能观性的定义及各自的判别准则。 4、掌握用李雅普诺夫第一法和第二法分析系统的稳定性的方法。 5、对线性系统理论的新发展有所了解。 （六）教学内容 本课程主要包括控制系统的状态空间表达式：线性控制系统分析，线性控制系统的能控性和观测性，控制系统的稳定性，状态反馈和极点配置。 （七）教学时数 教学时数：51学时 学分数： 3学分 教学时数具体分配： 教 学 内 容 讲授 实验/实践 合计 第一章 绪论 2 2 第二章 状态空间的基本方法 15 15 第三章 可控性与可观性 10 10 第四章 线性系统的设计与实现 14 14 第五章 李雅普洛夫稳定性理论 10 10 合 计 51 51 （八）教学方式 以黑板教学手段为主要形式的课堂教学。 （九）考核方式和成绩记载说明 考核方式为考试。严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占30%，期末成绩占70% 。 二、讲授大纲与各章的基本要求 第一章 绪论 教学要点： 通过本章的教学使学生了解控制理论的发展概况，以及现代控制理论的主要特点、内容和研究方法，复习、补充有关《线性代数》的内容。重点为逆矩阵、线性无关与相关定义、非齐次方程求解、哈密顿定理、定号性理论 教学时数：2学时　 教学内容： 第一节??控制系统的状态空间表达式 第二节??控制系统的结构图 第三节??控制系统的传递函数矩阵 考核要求： 1、控制理论的发展概况和逆矩阵（识记） 2、现代控制理论的主要特点、内容和研究方法（了解） 3、逆矩阵、线性无关与相关定义、非齐次方程求解、哈密顿定理、定号性理论 （识记） 第二章 状态空间的基本方法 教学要点：正确理解线性系统的数学描述，状态空间的基本概念，熟练掌握状态空间的表达式，线性变换，线性定常系统状态方程的求解方法，了解线性离散系统状态方程的求解方法。 重点为状态空间表达式的建立，状态转移矩阵和状态方程的求解，线性变换的基本性质，传递函数矩阵的定义。要求熟练掌握通过传递函数、微分方程和结构图建立电路、机电系统的状态空间表达式，并画出状态变量图，以及可控、可观、对角和约当标准型。 难点为状态变量选取的非唯一性，多输入多输出状态空间表达式的建立。 教学时数：15学时　 教学内容： 第一节??根据系统结构建立系统的状态空间表达式 第二节??根据系统微分方程建立系统的状态空间表达式 第三节??根据系统的传递函数建立系统的状态空间表达式 考核要求： 1、线性系统的数学描述，状态空间的基本概念（理解） 2、状态空间的表达式，线性变换，线性定常系统状态方程的求解方法（熟练掌握） 3、线性离散系统状态方程的求解方法。（了解） 第三章 可控性与可观性 教学要点：正确理解定常连续和离散系统可控性与可观性的基本概念与判据，熟练掌握可控标准型与可观标准型，对偶原理，规范分解。 重点为可控、可观的含义和定义，定常系统可控、可观的各种判据，线性变换的不变性。 难点为可达性和可检测性，格兰姆矩阵判据、PBH秩判据和约当规范型判据 学时数：10学时　 教学内容： 第一节??控制系统的能控性 第二节??控制系统的能控性判据 第三节??控制系统的能观性 第四节??控制系统的能观性判据 第五节??控制系统的能控标准型 第六节??控制系统的能观标准型 第七节??控制系统的能控性及能观性的复域判据 考核要求： 1、定常连续和离散系统可控性与可观性的基本概念与判据（理解） 2、可控标准型与可观