山东农业大学：电工电子实验教学中心（教学大纲）现代控制理论

《现代控制理论》教学大纲Modern Control Theory课程名称：现代控制理论课程编号：BB058002课程总学时：54学时实验学时：0学时总学分：3执笔人：刘莫尘审定人：侯加林修读专业：自动化先修课程：线性代数、自动控制原理一。课程性质与教学目的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．基本要求（1）掌握建立状态空间表达式数学模型的方法，掌握模型之间的相互转换。（2）掌握状态方程的求解方法。（3）掌握能控性和能观测性的基本概念和判断方法。（4）掌握李雅普诺夫稳定性理论及应用。（5）掌握状态反馈和状态观测器的设计。三。教学内容及教学要求1.绪论2.状态空间表达式1）充分理解状态变量，状态空间表达式的概念；2）掌握状态空间表达式的建立方法；3）掌握状态变量的线性变换方法：4）掌握由状态空间表达式求传递函数阵的方法。3.状态空间表达式求解1）掌握线性定常齐次状态方程的解；2）掌握状态转移矩阵的基本性质及计算方法；3）掌握线性定常非齐次状态方程的解；4)了解离散时间状态方程的解；5）了解连续时间状态空间表达式的离散化方法。4.线性系统的能控性与能观性1）充分理解能控性，能观性两个重要的概念；2）掌握能控性定义及判据；3）掌握能观性定义及判据；4）掌握对偶性原理5）掌握能控能观性与传递函数关系及最小实现6)掌握线性系统的结构分解：

《现代控制理论》教学大纲 Modern Control Theory 课程名称：现代控制理论 课程编号：BB058002 课程总学时： 54 学时 实验学时：0 学时 总学分：3 执笔人：刘莫尘 审定人：侯加林 修读专业：自动化 先修课程：线性代数、自动控制原理 一．课程性质与教学目的 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．基本要求 （1） 掌握建立状态空间表达式数学模型的方法，掌握模型之间的相互转换。 （2） 掌握状态方程的求解方法。 （3） 掌握能控性和能观测性的基本概念和判断方法。 （4） 掌握李雅普诺夫稳定性理论及应用。 （5） 掌握状态反馈和状态观测器的设计。 三．教学内容及教学要求 1．绪论 2．状态空间表达式 1） 充分理解状态变量，状态空间表达式的概念； 2） 掌握状态空间表达式的建立方法； 3） 掌握状态变量的线性变换方法； 4） 掌握由状态空间表达式求传递函数阵的方法。 3．状态空间表达式求解 1） 掌握线性定常齐次状态方程的解； 2） 掌握状态转移矩阵的基本性质及计算方法； 3） 掌握线性定常非齐次状态方程的解； 4） 了解离散时间状态方程的解； 5） 了解连续时间状态空间表达式的离散化方法。 4．线性系统的能控性与能观性 1） 充分理解能控性，能观性两个重要的概念； 2） 掌握能控性定义及判据； 3） 掌握能观性定义及判据； 4） 掌握对偶性原理 5） 掌握能控能观性与传递函数关系及最小实现 6） 掌握线性系统的结构分解；

7）了解输出能控问题；8）了解离散系统的能控能观问题。5.稳定性1）充分理解渐近稳定性，李亚普诺夫意义下的稳定性：2）掌握李亚普诺夫第一方法：3）掌握李亚普诺夫第二方法。6.线性定常系统的综合1）了解控制系统的组成2）掌握状态反馈与闭环系统的极点配置方法；3）掌握状态观测器的设计；4）了解带观测器的闭环系统的结构。四.学时与学分分配课内总学时：54学时，总学分：2.5学分序内号容时学21绪论214状态空间表达式310状态空间表达式求解412线性系统能控性与能观性56系统的稳定性610线性定常控制系统的综合合计54五。教材及参考书目1.《现代控制理论》谢克明编北京工业大学出版社2001年5月2.《自动控制原理》：胡寿松主编科学出版社2001年2月

7） 了解输出能控问题； 8） 了解离散系统的能控能观问题。 5．稳定性 1） 充分理解渐近稳定性，李亚普诺夫意义下的稳定性； 2） 掌握李亚普诺夫第一方法； 3） 掌握李亚普诺夫第二方法。 6．线性定常系统的综合 1） 了解控制系统的组成 2） 掌握状态反馈与闭环系统的极点配置方法； 3） 掌握状态观测器的设计； 4） 了解带观测器的闭环系统的结构。 四．学时与学分分配 课内总学时：54 学时，总学分：2.5 学分 序 号 内 容 学 时 1 绪论 2 2 状态空间表达式 14 3 状态空间表达式求解 10 4 线性系统能控性与能观性 12 5 系统的稳定性 6 6 线性定常控制系统的综合 10 合计 54 五．教材及参考书目 1．《现代控制理论》 谢克明编 北京工业大学出版社 2001 年 5 月 2．《自动控制原理》 胡寿松主编 科学出版社 2001 年 2 月