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[2017-12-26]

《现代控制理论》课程教学大纲

课程名称及编号: 现代控制理论 AU302

学分 / 学时:3/51

主讲教师(姓名、职称)杜秀华副教

授课语言: 中文

必修/选修:必修

开课时间:大三下

适用专业:自动化专业

开课单位:自动化系

授课方式: 讲授

考核方式: 笔试

先修课程: 线性代数、自动控制原理

后修课程

课程简介:

课程讲授采用基于状态空间的方法对系统进行描述,并针对由状态空间描述的线性系统进行定量求解分析,定性地分析线性系统的稳定性、能控性、能观测性,并掌握对线性定常系统的综合方法。围绕基于状态空间描述的系统进行分析和综合展开教学,培养学生掌握系统的基本分析、综合方法。

课程培养目标 :

设置本课程为了让自动化专业的学生,掌握采用系统的基于时域的状态空间描述的建模、分析和综合方法。对未来的工程实践中遇到的系统,有一种系统的分析和综合系统的基本能力。本课程对学生达到如下毕业要求有贡献:

3.1.理解自动化专业系统控制和信息处理的意义及其在控制领域的主要体现

4.1.能够设计针对复杂工程问题的解决方案,设计满足特定需求的系统、单元(部件)或工艺流程

5.1.掌握自动化领域的新概念、新方法和新技术。

8.1.对于自我探索和学习的必要性有正确的认识

教学要求:

完成课程后,学生将具备以下能力:

1.    在控制理论和应用学科掌握基本的知识、技术和能力;

2.    理解专业的、道德的和社会责任的能力;

3.    尊重多样性、现代化专业知识;

4.    保证质量和实效性并不断进步。

撰写者:   杜秀华                    发布时间:   2015.1

 

 

一、课程性质和教学目标

     课程性质:此课程是自动化专业的高年级本科专业课程,也可作为其它专业的选修课程。

     教学目标:课程采用基于状态空间的方法对系统进行描述,并针对由状态空间描述的线性系统进行定量求解分析,定性地分析线性系统的稳定性、能控性、能观测性,并掌握对线性系统的综合方法。围绕基于状态空间描述的系统进行分析和设计展开教学,培养学生掌握系统的基本分析、设计方法。

 

二、课程教学内容及学时分配

 

教学内容

学时

课堂教学

讨论

作业及要求

自学及要求

实验及要求

绪论

1学时

1学时

 

 

 

 

系统的状态空间描述

5学时

5学时

课堂教学中融入小组讨论

每次课堂教学后有课外作业,要求独立完成,有集中问题进行讲解

自学线性代数的相关知识

结合上课所学理论知识,就一个两阶系统,提出带观测器的状态反馈控制的分析和设计方案,并由模拟电路进行系统实验。

线性系统的状态响应和输出响应

5学时

5学时

系统的稳定性

8学时

8学时

系统的能控性和能观测性

12学时

12学时

最小实现

3学时

3学时

线性定常系统综合

14学时

14学时

 

 

 

 

 

三、教学方法

以课堂教学为主,并注重以下4

(1) 注重最新发展动态的引入。在课程讲授时,注重让学生了解学科发展规律和最新的发展状况,引导学生进行深入地专业文献查阅。

(2) 注重培养学生兴趣。现代控制理论是理论性很强的一门课程,课程学习相对枯燥。在教学中,让学生知道本专业课程间的内在关联性,并通过具体的示例,便于学生理解;另外在课程讲解时引入MATLAB工具,便于计算机辅助教学,以提高学生解决问题的能力,培养学生对课程学习的兴趣。

(3) 注重理论与实践相结合。现代控制理论是一门既有严格的理论基础、又有工程应用的课程。要求学生根据课堂学到的知识进行系统的分析和设计,以提高学生将所学理论灵活应用于实际工作中的能力。

(4) 注重引导学生的科研兴趣。该课程主要面对高年级本科生,其中一些同学将来要攻读相关专业的研究生。在教学中注重培养学生的科研能力,以提高学生们解决实际问题的能力。

 

四、考核及成绩评定方式

    最终成绩由平时作业、课堂表现、实验成绩组合而成。各部分所占比例如下:

    平时作业、上课参与程度、实验能力:30%。主要考核对知识点的掌握程度、口头及文字表达能力、实验能力和实验报告的撰写能力。

考试:70%。主要考查学生对课堂上所学到的理论概念的掌握程度,以及应用所学理论知识解决系统分析和综合的能力。

 

五、教材及参考书目

教材:《现代控制理论基础》,施颂椒等,高等教育出版社,2009

    参考数目:

1.《linear system theory & design 》,Chi-Tsong Chen, Oxford University Press, 1999

2.《线性系统理论》,郑大钟,清华大学出版社,2005

3.《现代控制理论》,刘豹等,机械工业出版社,2006  

 

大纲撰写人:杜秀华


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