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《现代控制理论》教学大纲

发表于：2014-03-22    点击：

 

研究生课程教学大纲

课程名称
（中文）
现代控制理论
（英文）
Modern Control Theory
课程编号
0822505026
课程类别
专业必修课
学分
2
课程学时
40
实验学时
0
课程类型
þ讲授课程 □实践（实验、实习）课程 □研讨课程
□专题讲座 □其它
开课学期
秋季
考核方式
考试+报告
开课专业
电力电子与电力传动，电工理论与新技术，检测技术与自动化装置
适用层次
þ硕士     □博士
先修课程
连续与离散控制系统
 
 
课程
负责人
随阳轶
副教授
课程梯队教师
刘长英
副教授
栾卉
副教授
开课学院
英国威廉希尔公司官网
教学方式
主讲+讨论+报告
大纲编写人
随阳轶
编写日期
2013.09.26
课程主要内容：（章节目录）
在本科课程《连续与离散控制系统》的基础上，进一步培养研究生对现代控制问题的分析和解决问题能力，使研究生掌握现代控制的基本理论与方法，了解计算现代控制理论的最新发展；结合目前广为流行的科学仿真/计算软件MatLab的使用，培养研究生使用现代控制理论的相关技术解决工程实际问题的能力，为研究生从事相关领域的科研工作打下基础。
1．控制系统的状态空间描述（6学时）
    1）传递函数与传递函数矩阵
    2）状态空间表达式的建立
    3）组合系统的状态空间表达式
    4）线性变换
    5）离散时间系统的状态空间表达式
2．状态方程的解（6学时）
1）线性定常系统齐次状态方程的解
2）矩阵指数
3）线性定常连续系统非齐次状态方程的解
4）线性定常系统的状态转移矩阵
5）线性时变系统状态方程的解
6）线性连续系统的时间离散化
7）离散时间系统状态方程的解
3．线性系统的能控性与能观测性（8学时）
1）定常离散和连续系统的能控性
2）定常系统的能观测性
    3）线性时变系统的能控性及能观测性
4）能控性与能观测性的对偶关系
5）线性定常系统的结构分解
6）能控性、能观测性与传递函数矩阵的关系
7）能控标准形和能观测标准形
8）系统的实现
4．控制系统的李雅普若夫稳定性分析（5学时）
    1）稳定性的基本概念
    2）李雅普若夫稳定性理论
    4）李雅普若夫方法在非线性系统中的应用
5．状态反馈和状态观测器（6学时）
    1）状态反馈的定义及其性质
    2）极点配置
    3）应用状态反馈实现解耦控制
4）状态观测器
5）带状态观测器的反馈系统
6）线性不确定系统的鲁棒控制
6. 最优控制（4学时，选讲，需先修泛函分析）
1）最优控制问题
2）求解最优控制的变分方法
3）最大值原理
4）动态规划
5）线性二次型性能指标的最优控制
6）快速控制系统
7. 状态估计（4学时+1学时机动）
1）随机系统的描述
2）最小方差估计
3）线性最小方差估计
4）最小二乘估计
5）投影定理
6）卡尔曼滤波
考核方式
课程成绩由两部分组成：报告成绩30%＋期末考试70%
参考教材及主要参考资料
1．张嗣瀛等. 现代控制理论. 清华大学出版社，2006
2．陈东彦等. 控制系统中的矩阵理论. 科学出版社，2011
3. Katsuhiko Ogata. 现代控制工程. 电子工业出版社,2007
4．Katsuhiko Ogata. 离散时间控制系统. 机械工业出版社，2006
5．薛定宇等. 基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用. 清华大学出版社, 2011

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