M407002B 现代控制理论
（2学分，32学时；专业教育平台/专业拓展选修课程模块；；适用专业：电气工程及其自动化；先修课：线性代数、自动控制理论等）
本课程是电气工程及其自动化的一门重要的专业选修课，其任务是让学生掌握分析与综合自动控制系统的另一种基础理论与方法。本课程为自动控制理论中的现代控制理论部分，其主要内容包括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、李雅普诺夫判别稳定性方法的原理及用其分析线性系统的稳定性、控制系统的综合，包括极点配置及状态观测器等。
课程教学内容和要求
课程主要知识点、重点、难点及课时分配，按知识点结构编写，建议简明扼要的列出，写明各个知识点支撑的课程目标。
序号 |
知识单元（章节） |
知识点 |
教学要求 |
推荐学时 |
教学方式 |
支撑课程目标 |
1 |
控制系统的状态空间表达式 |
1、状态变量及状态空间表达式 2、状态变量及状态空间表达式的模拟结构图 3、状态变量及状态空间表达式的建立 4、状态矢量的线性变换 5、从状态空间表达式求传递函数阵 |
1.了解现代控制理论与经典控制理论的不同； 2.掌握现代控制理论的模型构建方法； 3.掌握状态空间表达式间的线性变换关系。 4.掌握状态空间表达式与传递函数间的对应关系 |
5 |
讲授 |
1、2 |
2 |
控制系统状态空间表达式的解 |
1、齐次状态方程求解 2、非齐次状态方程求解 |
1.掌握齐次状态方程的求解方法； 2.掌握非齐次状态方程的求解方法； |
2.5 |
讲授 |
2 |
3 |
线性控制系统的能控性和能观性 |
1、控制系统能控性定义及判别 2、控制系统能观性定义及判别 3、能控性与能观性的对偶关系 4、状态空间表达式的能控标准型与能观标准型 5、线性系统的结构分解 6、传递函数阵的实现问题 7、零极点对消与状态能控和能观性之间的关系 |
1.了解状态空间表达式的能控及能观性定义； 2.掌握状态空间表达式的能控及能观性判断； 3.掌握状态空间表达式的对偶关系； 4.掌握状态空间表达式的能控标准型和能观标准型； 5.掌握线性系统的结构分解、实现及实现中的零极点对消关系。 |
7.5 |
讲授 |
3、6 |
4 |
稳定性与李雅普诺夫方法 |
1、李雅普诺夫稳定性定义 2、李雅普诺夫第一方法 3、李雅普诺夫第二方法 4、李雅普诺夫方法在线性系统中的应用 |
1.理解李雅普诺夫稳定性的概念； 2.了解李雅普诺夫第一法在线性系统中的应用； 3.掌握李雅普诺夫第二法的应用。 |
4 |
讲授 |
4 |
5 |
线性定常系统的综合 |
1、线性反馈控制系统的基本结构及其特点 2、极点配置问题 3、系统镇定问题 4、系统解耦问题 5、状态观测器 |
1.掌握3种线性反馈控制系统的基本结构和特点； 2.深入理解极点配置并掌握其方法； 3.深入理解系统镇定问题； 4.深入理解系统解耦问题及其方法； 5.深入理解状态观测器及其应用方法。 |
7.5 |
讲授 |
3、6、7 |
6 |
最优控制概述 |
1、研究最优控制的前提条件和静态最优化问题的解 2、变分法概述 3、极小值原理 4、Bang-Bang控制、双积分系统的时间最优控制 5、动态规划法 6、线性二次型最优控制问题 |
1.理解最优控制的前提条件，并掌握静态最优化问题的解； 2.了解变分法及其结论； 3.掌握极小值原理； 4.理解Bang-Bang控制、双积分系统的时间最优控制以及动态规划法； 5.掌握线性二次型最优控制。 |
5.5 |
讲授 |
5、7 |
