《现代控制理论》教学大纲 一、课程基本信息 课程代码 3100231 课程英文名称 Modern Control Theory 课程性质 必修 课程类别 专业教育 学分数 2 学时数 32 理论学时 32 实验学时 上机学时 实践学时 先修课程 高等数学、线性代数、数值计算与MATLAB、自动控制原理 后续课程 计算机控制技术、智能控制以及计算机仿真技术 适用专业 自动化、自动控制（选修）、电气工程（选修） 2012年06 执笔人 滕青芳 审核人 李军 编写日期 月 二、课程性质和目的 现代控制理论是在利用状态空间方法建立系统模型的基础上，对系统状态进 行分析和综合的一门控制理论。作为自动化专业的一门专业课，通过学习，可以 掌握控制系统状态分析与综合的理论和方法，对于培养和提高学生运用理论分析 和解决实际问题的能力和水平有极大的意义。 三、课程教学的基本要求 1.熟练掌握状态变量概念；理解状态空间表达式；熟练掌握状态空间表达 式的建立方法；掌握状态向量的线性变换；掌握从状态空间表达式求传递矩阵； 理解离散时间系统状态空间表达式的建立；了解时变系统和非线性系统的状态空 间表达式。 2.熟练掌握线性定常系统齐次状态方程的解法；掌握状态转移矩阵的性质 及求法；掌握线性定常系统非齐次状态方程的解法；理解线性离散系统状态方程 的解法；理解连续系统状态方程的离散化方法；了解时变系统的求解方法。 3.理解Lyapunov第二法；理解Lyapunov意义下的稳定性及稳定性定理； 熟练掌握线性系统的Lyapunov稳定性分析方法；理解外部稳定性；了解非线性 系统的稳定性分析方法。 4.熟练掌握线性连续系统能控性与能观性概念的概念及定义；掌握能控性 与能观性判据；理解线性离散系统的能控性与能观性概念、定义及其判据；了解 线性时变系统的能控性与能观性；理解能控性与能观性的对偶关系，掌握对偶原 理；理解系统的结构分解与最小实现；理解能控性、能观性与传递函数矩阵之间 的关系；理解能控规范型与能观规范型。 5.理解状态反馈与输出反馈的概念及特点；熟练掌握单变量状态反馈系统 的极点配置方法；理解控制系统的镇定问题；理解状态重构概念与状态观测器设 计方法；了解解耦控制问题
四、课程教学基本内容 1.线性控制系统的状态空间描述 状态变量及状态空间表达式、状态空间表达式的建立、状态向量的线性变换 从状态空间表达式求传递矩阵、离散时间系统的状态空间表达式以及时变系统和 非线性系统的状态空间表达式】 2.系统多变量系统的运动分析 线性定常系统齐次状态方程的解、状态转移矩阵、线性定常系统非齐次状态 方程的解、线性离散系统状态方程的解、连续系统状态方程的离散化以及时变系 统的解。 3.控制系统的Lyapunov稳定性分析 Lyapunov第二方法的概述、Lyapunov意义下的稳定性及稳定性定理、线性 系统的Lyapunov稳定性分析、外部稳定性以及非线性系统的稳定性分析。 4.线性系统的能控性与能观性 能控性与能观性概令的概合及完义、能控性上与能观性据、线性离系 的能控性与能观性、线性时变系统的能控性与能观性 、能控性 能观性的 偶关 系、系统的结构分解与最小实现、能控性、能观性与传递函数矩阵以及能控规范 型与能观规范型。 5.线性定常系统的综合 状态反馈与输出反馈的概念、单变量状态反馈系统的极点配置、镇定问题、 状态重构与状态观测器设计以及解耦控制问题 五、学时分配表 实 讨 教学内容 践 1 题 时 时 时 时 新 线性控制系统的状态空间描述 8 系统多变量系统的运动分析 6 控制系统的Lyapunov稳定性分析 6 线性系统的能控性与能观性 6 线性定常系统的综合 合 32 计 32 六、建议教材与教学参考书 1.《现代控制理论基础》，董海鹰，膝背芳，兰州大学出版社，2O03年12月 100e1 Theory 语教学版 ,滕青芳，中国电力出版社，2011年8月 七、课程考核方式与成绩评定 本课程采取的考核方式是考试。课程总评成绩中考试成绩占55%、课堂考勤
占5%、作业成绩占20%，实验成绩占20%。 八、其他说明 本课程32全部用于课堂理论授课，学生实验利用业余时间完成，不占教务 处规定的课时