课程教学大纲自动化学院分册（2024年）
课程教学大纲 自动化学院分册 （2024 年）
目录《多源信息融合技术》课程教学大纲《非线性控制理论》课程教学大纲.5.10《高动态导航技术》课程教学大纲..14《机器人动力学与仿生控制》课程教学大纲《机器视觉》课程教学大纲.18《机器学习与数据挖掘》课程教学大纲，..23.27《模式识别》课程教学大纲.31《强化学习与博奔》课程教学大纲...35《神经网络与深度学习》课程教学大纲..39《数字图像处理》课程教学大纲.43《先进驱动控制技术》课程教学大纲...47《现代传感技术及应用》课程教学大纲.....51《现代电力电子学》课程教学大纲《现代信号处理》课程教学大纲..55...59《线性系统理论》课程教学大纲..64《云控制技术》课程教学大纲..69《运动体制导与控制》课程教学大纲....73《智能计算课》程教学大纲《智能控制》课程教学大纲...77..83《智能滤波方法及其应用》课程教学大纲.《智能硬件与并行计算》课程教学大纲...86《智能自主系统》课程教学大纲..93《专业英语》课程教学大纲97《最优化与鲁棒控制》课程教学大纲.101
目 录 《多源信息融合技术》课程教学大纲.1 《非线性控制理论》课程教学大纲.5 《高动态导航技术》课程教学大纲.10 《机器人动力学与仿生控制》课程教学大纲.14 《机器视觉》课程教学大纲.18 《机器学习与数据挖掘》课程教学大纲.23 《模式识别》课程教学大纲.27 《强化学习与博弈》课程教学大纲.31 《神经网络与深度学习》课程教学大纲.35 《数字图像处理》课程教学大纲.39 《先进驱动控制技术》课程教学大纲.43 《现代传感技术及应用》课程教学大纲.47 《现代电力电子学》课程教学大纲.51 《现代信号处理》课程教学大纲.55 《线性系统理论》课程教学大纲.59 《云控制技术》课程教学大纲.64 《运动体制导与控制》课程教学大纲.69 《智能计算课》程教学大纲.73 《智能控制》课程教学大纲.77 《智能滤波方法及其应用》课程教学大纲.83 《智能硬件与并行计算》课程教学大纲.86 《智能自主系统》课程教学大纲.93 《专业英语》课程教学大纲.97 《最优化与鲁棒控制》课程教学大纲.101
《多源信息融合技术》课程教学大纲课程名称课程编码多源信息融合技术CTRL504Multi-Source英文名称考核方式口考试口考查Information FusionTechnology口公共必修课学分2专业必修课口公共选修课课程性质团专业选修课总学时32口补修课口其他本研一体化课程口特色课程口学科交叉融合课程口全英文授课课程课程特点实验学时0口双语授课课程口案例课程口校企联合课程口其他先修课程（已具线性代数，概率论与数理统计，数值分析，数字信号处理备知识能力）适用学科/专业控制科学与工程一级学科，电子信息（控制工程），电子信息（人工智能）学位类别（领域）一、课程教学目标（说明：根据培养目标，紧密结合本课程特性与内涵，概括性的确定出学习者学习该课程后，在知识、科研实践能力和创新能力等方面应达到的目标与要求。）多源信息融合是现代多学科交叉融合复杂系统中涉及信号和信息处理的共性关键技术，广泛应用于军事和民用诸多领域。通过本课程学习，学生能够了解多源信息融合的基本概念、功能模型、系统结构和学科发展前沿，掌握估计理论、不确定性推理理论等多源信息融合理论，学会检测融合、估计融合、识别融合、图像融合等多源信息融合方法，理解目标跟踪、数据关联、态势评估与威胁估计、性能评估及传感器管理等多源信息融合技术应用的基本原理，提升知识创新和技术创新能力。1
1 《多源信息融合技术》课程教学大纲 课程名称 多源信息融合技术 课程编码 CTRL504 英文名称 Multi-Source Information Fusion Technology 考核方式 考试 □考查 课程性质 □公共必修课 专业必修课 □公共选修课 专业选修课 □补修课 □其他_ 学分 2 总学时 32 课程特点 □本研一体化课程 □特色课程 □学科交叉融合课程 □全英文授课课程 □双语授课课程 □案例课程 □校企联合课程 □其他_ 实验学时 0 先修课程（已具 备知识能力） 线性代数，概率论与数理统计，数值分析，数字信号处理 适用学科/专业 学位类别（领域） 控制科学与工程一级学科，电子信息（控制工程），电子信息（人工智能） 一、课程教学目标 （说明：根据培养目标，紧密结合本课程特性与内涵，概括性的确定出学习者学习该课 程后，在知识、科研实践能力和创新能力等方面应达到的目标与要求。） 多源信息融合是现代多学科交叉融合复杂系统中涉及信号和信息处理的共性关键技术， 广泛应用于军事和民用诸多领域。通过本课程学习，学生能够了解多源信息融合的基本概念、 功能模型、系统结构和学科发展前沿，掌握估计理论、不确定性推理理论等多源信息融合理 论，学会检测融合、估计融合、识别融合、图像融合等多源信息融合方法，理解目标跟踪、 数据关联、态势评估与威胁估计、性能评估及传感器管理等多源信息融合技术应用的基本原 理，提升知识创新和技术创新能力
二、课程教学内容提要与基本要求理论部分序号基本要求学时教学内容提要概述1.多源信息融合的一般概念熟悉多源信息融合的发展过程、现状与12.多源信息融合的模型和系统结构趋势，了解多源信息融合的应用，掌握43.多源信息融合研究现状与发展多源信息融合的基本原理和定义。4.多源信息融合的应用估计理论1.估计准则熟悉最小二乘估计、最小方差估计、极2.最优贝叶斯滤波大似然估计和极大后验估计准则，理解23.线性动态系统状态滤波h动态系统状态滤波原理，掌握卡尔曼滤4.非线性动态系统状态滤波波器的设计方法。5.混合系统多模型估计6.期望最大化方法不确定性推理理论1.主观贝叶斯方法熟悉主观贝叶斯方法、D-S证据推理、2.D-S证据推理DSmT三种不确定性推理理论方法的特3. DSmT3点，掌握主观贝叶斯方法在信息融合中64.主观贝叶斯方法、D-S证据推理、的应用，了解模糊集合理论、可能性理DSmT的比较论。5.模糊集合理论6.可能性理论多源信息融合方法熟悉各种检测融合、估计融合、识别融1.检测融合合准则，了解分布式融合、集中融合系42.估计融合统结构，掌握分布式融合策略。了解图83.识别融合像融合的基本概念和特点，理解图像配4.图像融合准，掌握典型图像融合算法。多源信息融合典型应用熟悉目标跟踪、数据关联、态势评估与1.时间与空间对准威胁分析、传感器管理的基本概念，理582.目标跟踪解各种多源信息融合典型应用的基本原3.数据关联理。4.态势评估与威胁估计2
2 二、课程教学内容提要与基本要求 理论部分 序号 教学内容提要 基本要求 学时 1 概述 1. 多源信息融合的一般概念 2. 多源信息融合的模型和系统结构 3. 多源信息融合研究现状与发展 4. 多源信息融合的应用 熟悉多源信息融合的发展过程、现状与 趋势，了解多源信息融合的应用，掌握 多源信息融合的基本原理和定义。 4 2 估计理论 1. 估计准则 2. 最优贝叶斯滤波 3. 线性动态系统状态滤波 4. 非线性动态系统状态滤波 5. 混合系统多模型估计 6. 期望最大化方法 熟悉最小二乘估计、最小方差估计、极 大似然估计和极大后验估计准则，理解 动态系统状态滤波原理，掌握卡尔曼滤 波器的设计方法。 6 3 不确定性推理理论 1. 主观贝叶斯方法 2. D-S 证据推理 3. DSmT 4. 主观贝叶斯方法、D-S 证据推理、 DSmT 的比较 5. 模糊集合理论 6. 可能性理论 熟悉主观贝叶斯方法、D-S 证据推理、 DSmT 三种不确定性推理理论方法的特 点，掌握主观贝叶斯方法在信息融合中 的应用，了解模糊集合理论、可能性理 论。 6 4 多源信息融合方法 1. 检测融合 2. 估计融合 3. 识别融合 4. 图像融合 熟悉各种检测融合、估计融合、识别融 合准则，了解分布式融合、集中融合系 统结构，掌握分布式融合策略。了解图 像融合的基本概念和特点，理解图像配 准，掌握典型图像融合算法。 8 5 多源信息融合典型应用 1. 时间与空间对准 2. 目标跟踪 3. 数据关联 4. 态势评估与威胁估计 熟悉目标跟踪、数据关联、态势评估与 威胁分析、传感器管理的基本概念，理 解各种多源信息融合典型应用的基本原 理。 8
5.信息融合中的性能评估6.传感器管理三、教学方法以“授课+研讨”方式为主要教学方法，通过讲解基础内容、研读前沿论文、研讨技术问题，结合算法编程仿真，切实提高学生的科研能力。四、课程思政内容（说明：课程思政建设内容要围绕坚定学生理想信念，以爱党、爱国、爱社会主义、爱人民、爱集体为主线，从政治认同、家国情怀、文化素养、法治意识、道德修养等方面入手优化课程思政设计，系统开展中国特色社会主义和中国梦、社会主义核心价值观、法治意识、中华优秀传统文化等内容教育。）1.从多源信息融合发展历程，阐述多源信息融合技术在军事领域的重要性，分析国内与国外的相关研究的差距，激发学生的使命感、急迫感，激发学习本课程的热情。2．紧密关注多源信息融合发展前沿，重视专业教学与创新创业教育的融合。注重课程教学与时俱进，及时更新教学内容，让学生紧跟时代的步伐，调动学生学习的主动性。3．注重用科学的方法、视角、思想，客观地探索研究世界本质与规律，在项目任务分析、设计、优化阶段，要求学生开展“资料查询综述、知识方法探索、技术方案论证、实践资源挖掘”等有助于科学方法养成的实践活动。4.在研讨分析思考中培养批判性思维，引导学生“勤于思考，多提间题、自主研究”的习惯；在教学中倡导“参与间题讨论分析、思维方式创新意识、问题发现分析研究、故障发现分析排查、相互交流合作精神”。5.在多源信息融合案例研讨中进行工程伦理教育，通过设计具有“应用背景工程性、知识应用综合性、技术方法多样性、实践过程探索性、项目实现挑战性”的任务，培养学生从“科学要素、技术要素、经济要素、管理要素、社会要素、文化要素、制度要素、环境要素”等多视角去观察思考、优化选择。6．在作业考核中落实工匠精神，培养社会主义核心价值观、民族精神、时代精神，将爱国、诚信、敬业体现在学习过程中的精雕细琢、精益求精。提倡追求工作效率及尽善尽美，树立正确学习观，激发钻研精神，形成正确价值观、劳动观、职业精神。五、教学目标达成与评价方式（说明：本课程支撑的知识获得、科研实践能力提升、创新能力提升等方面的教学目标达成与评价方式）3
3 5. 信息融合中的性能评估 6. 传感器管理 三、教学方法 以“授课+研讨”方式为主要教学方法，通过讲解基础内容、研读前沿论文、研讨技术 问题，结合算法编程仿真，切实提高学生的科研能力。 四、课程思政内容 （说明：课程思政建设内容要围绕坚定学生理想信念，以爱党、爱国、爱社会主义、爱 人民、爱集体为主线，从政治认同、家国情怀、文化素养、法治意识、道德修养等方面入手 优化课程思政设计，系统开展中国特色社会主义和中国梦、社会主义核心价值观、法治意识、 中华优秀传统文化等内容教育。） 1. 从多源信息融合发展历程，阐述多源信息融合技术在军事领域的重要性，分析国内 与国外的相关研究的差距，激发学生的使命感、急迫感，激发学习本课程的热情。 2. 紧密关注多源信息融合发展前沿，重视专业教学与创新创业教育的融合。注重课程 教学与时俱进，及时更新教学内容，让学生紧跟时代的步伐，调动学生学习的主动 性。 3. 注重用科学的方法、视角、思想，客观地探索研究世界本质与规律，在项目任务分 析、设计、优化阶段，要求学生开展“资料查询综述、知识方法探索、技术方案论 证、实践资源挖掘”等有助于科学方法养成的实践活动。 4. 在研讨分析思考中培养批判性思维，引导学生“勤于思考，多提问题、自主研究” 的习惯；在教学中倡导“参与问题讨论分析、思维方式创新意识、问题发现分析研 究、故障发现分析排查、相互交流合作精神”。 5. 在多源信息融合案例研讨中进行工程伦理教育，通过设计具有“应用背景工程性、 知识应用综合性、技术方法多样性、实践过程探索性、项目实现挑战性”的任务， 培养学生从“科学要素、技术要素、经济要素、管理要素、社会要素、文化要素、 制度要素、环境要素”等多视角去观察思考、优化选择。 6. 在作业考核中落实工匠精神，培养社会主义核心价值观、民族精神、时代精神，将 爱国、诚信、敬业体现在学习过程中的精雕细琢、精益求精。提倡追求工作效率及 尽善尽美，树立正确学习观，激发钻研精神，形成正确价值观、劳动观、职业精神。 五、教学目标达成与评价方式 （说明：本课程支撑的知识获得、科研实践能力提升、创新能力提升等方面的教学目标达成 与评价方式）
1.教学目标“了解多源信息融合的基本概念、功能模型、系统结构和学科发展前沿”通过授课与研读科研论文达成；达成情况通过课堂表现与期末考核评价；2．教学目标“掌握估计理论、不确定性推理理论等多源信息融合理论，学会检测融合、估计融合、识别融合、图像融合等多源信息融合方法，理解目标跟踪、数据关联、态势评估与威胁估计、性能评估及传感器管理等多源信息融合技术应用的基本原理”通过授课、研读科研论文及作业达成；达成情况通过课堂表现、作业成绩及期末考核评价；3.教学目标“提升知识创新和技术创新能力”通过授课、研读科研论文及作业达成；达成情况通过课堂表现、期末考核及学生职业发展评价。六、课程成绩评定（说明：成绩组成部分，具体要求及成绩评定方法等。）总评成绩=考试成绩（60%）+平时成绩（40%）考试成绩通过笔试试卷评定；平时成绩通过课堂考勤、课堂表现、PPT汇报和平时作业评定。七、建议教材与主要参考书建议教材：韩崇昭，朱洪艳，段战胜.多源信息融合（第3版），清华大学出版社，2022年1月参考书：[1]潘泉，程咏梅，梁彦，杨峰，王小旭.多源信息融合理论及应用，清华大学出版社，2013年2月，[2]罗俊海，王章静.多源数据融合和传感器管理，清华大学出版社，2015年9月[3】（法）HassenFourati编，孙合敏等译.多传感器数据融合，国防工业出版社，2019年1月.八、编制与审核工作内容负责人完成时间张洋编制（任课教师）2024年8月15日审核（学科、专业负范军芳2024年8月15日责人）刘宁批准（主管院长）2024年8月15日4
4 1. 教学目标“了解多源信息融合的基本概念、功能模型、系统结构和学科发展前沿” 通过授课与研读科研论文达成；达成情况通过课堂表现与期末考核评价； 2. 教学目标“掌握估计理论、不确定性推理理论等多源信息融合理论，学会检测融合、 估计融合、识别融合、图像融合等多源信息融合方法，理解目标跟踪、数据关联、态势 评估与威胁估计、性能评估及传感器管理等多源信息融合技术应用的基本原理”通过授 课、研读科研论文及作业达成；达成情况通过课堂表现、作业成绩及期末考核评价； 3. 教学目标“提升知识创新和技术创新能力”通过授课、研读科研论文及作业达成； 达成情况通过课堂表现、期末考核及学生职业发展评价。 六、课程成绩评定 （说明：成绩组成部分，具体要求及成绩评定方法等。） 总评成绩 = 考试成绩（60%）+ 平时成绩（40%） 考试成绩通过笔试试卷评定；平时成绩通过课堂考勤、课堂表现、PPT 汇报和平时作业 评定。 七、建议教材与主要参考书 建议教材： 韩崇昭，朱洪艳，段战胜.多源信息融合（第 3 版），清华大学出版社，2022 年 1 月. 参考书： [1] 潘泉，程咏梅，梁彦，杨峰，王小旭.多源信息融合理论及应用，清华大学出版社， 2013 年 2 月. [2] 罗俊海，王章静.多源数据融合和传感器管理，清华大学出版社，2015 年 9 月. [3]（法）Hassen Fourati 编，孙合敏等译.多传感器数据融合，国防工业出版社，2019 年 1 月. 八、编制与审核 工作内容 负责人 完成时间 编制（任课教师） 张洋 2024 年 8 月 15 日 审核（学科、专业负 责人） 范军芳 2024 年 8 月 15 日 批准（主管院长） 刘宁 2024 年 8 月 15 日
《非线性控制理论》课程教学大纲课程名称课程编码非线性控制理论CTRL508Nonlinear Control英文名称考核方式口考试√考查Theory口公共必修课学分2√专业必修课口公共选修课课程性质口专业选修课32总学时口补修课口其他口本研一体化课程口特色课程口学科交叉融合课程口全英文授课课程0课程特点实验学时口双语授课课程口案例课程口校企联合课程口其他先修课程（已具自动控制原理、现代控制原理、高等数学、线性代数、概率论、学术英语备知识能力）适用学科/专业控制科学与工程一级学科，电子信息（控制工程或人工智能）学位类别（领域）一、课程教学目标1.基础理论知识：使学生深入理解非线性控制理论的基本概念、原理和方法。包括但不限于非线性系统的稳定性分析（如Lyapunov稳定性）非线性控制器设计方法（如反馈线性化、自适应控制、滑模控制等）。2．理论与应用结合：培养学生将理论应用于实际工程问题的能力。学生应能够将所学的非线性控制理论应用于具体的工程系统中，例如机器人控制、飞行器控制、机械臂控制等。3.研究能力培养：通过课程学习和相关项目，提升学生的科研能力，使他们能够独立开展与非线性控制相关的研究工作，解决复杂的控制间题。4.数学工具使用：加强学生对数学工具的掌握，特别是与非线性系统分析和控制设计5
5 《非线性控制理论》课程教学大纲 课程名称 非线性控制理论 课程编码 CTRL508 英文名称 Nonlinear Control Theory 考核方式 □考试 √考查 课程性质 □公共必修课 √专业必修课 □公共选修课 □专业选修课 □补修课 □其他_ 学分 2 总学时 32 课程特点 □本研一体化课程 □特色课程 □学科交叉融合课程 □全英文授课课程 □双语授课课程 □案例课程 □校企联合课程 □其他_ 实验学时 0 先修课程（已具 备知识能力） 自动控制原理、现代控制原理、高等数学、线性代数、概率论、学术英语 适用学科/专业 学位类别（领域） 控制科学与工程一级学科，电子信息（控制工程或人工智能） 一、课程教学目标 1. 基础理论知识：使学生深入理解非线性控制理论的基本概念、原理和方法。包括但 不限于非线性系统的稳定性分析（如 Lyapunov 稳定性）、非线性控制器设计方法（如 反馈线性化、自适应控制、滑模控制等）。 2. 理论与应用结合：培养学生将理论应用于实际工程问题的能力。学生应能够将所学 的非线性控制理论应用于具体的工程系统中，例如机器人控制、飞行器控制、机械 臂控制等。 3. 研究能力培养：通过课程学习和相关项目，提升学生的科研能力，使他们能够独立 开展与非线性控制相关的研究工作，解决复杂的控制问题。 4. 数学工具使用：加强学生对数学工具的掌握，特别是与非线性系统分析和控制设计
相关的数学方法，如微分几何、变分法、李代数等。二、课程教学内容提要与基本要求理论部分序号学时教学内容提要基本要求线性与非线性系统的区别；非线性系统的描述与建模（如微分方程、状态空间模型）；常见非线性现象（饱和、死区、摩擦等）；非线性系统的基本分析方1非线性系统的基本概念4法目标：理解非线性系统的基本概念及其与线性系统的区别，掌握基本的非线性现象及其描述方法。Lyapunov稳定性理论；yapunov直接法及其应用LaSalle不变性原理；输入-状态稳定性（ISs）非线性系统的稳定性分24析目标：掌握Lyapunov稳定性理论及其在非线性系统中的应用，理解稳定性与不变性之间的关系。反馈线性化的基本原理；完全反馈线性化与部分反馈线性化；输入-输出线性化；反馈线性化的应用案反馈线性化与输入-输出3例4线性化目标：学习如何通过反馈线性化将非线性系统转化为线性系统，并了解其在实际控制中的应用。滑模控制的基本概念；滑模面设计与切换控制；滑模控制的鲁棒性分析：滑模控制的实际应用A滑模控制4目标：理解滑模控制的设计方法，掌握滑模控制在处理系统不确定性和外部干扰中的应用。自适应控制的基本概念；直接与间接自适应控制；MIT规则与Lyapunov法在自适应控制中的应用；自5自适应控制适应控制的应用案例4目标：学习自适应控制的基本原理及方法，能够设计适应环境变化的自适应控制器状态观测器的基本概念；扩展卡尔曼滤波（EKF)）;高增益观测器；非线性观测器的设计方法与应用6非线性观测器设计目标：掌握非线性系统中状态观测器的设计方法，理解其在实际控制中的作用
6 相关的数学方法，如微分几何、变分法、李代数等。 二、课程教学内容提要与基本要求 理论部分 序号 教学内容提要 基本要求 学时 1 非线性系统的基本概念 线性与非线性系统的区别；非线性系统的描述与建 模（如微分方程、状态空间模型）；常见非线性现象 （饱和、死区、摩擦等）；非线性系统的基本分析方 法 目标：理解非线性系统的基本概念及其与线性系统 的区别，掌握基本的非线性现象及其描述方法。 4 2 非线性系统的稳定性分 析 Lyapunov 稳定性理论；yapunov 直接法及其应用； LaSalle 不变性原理；输入-状态稳定性（ISS） 目标：掌握 Lyapunov 稳定性理论及其在非线性系统 中的应用，理解稳定性与不变性之间的关系。 4 3 反馈线性化与输入-输出 线性化 反馈线性化的基本原理；完全反馈线性化与部分反 馈线性化；输入-输出线性化；反馈线性化的应用案 例 目标：学习如何通过反馈线性化将非线性系统转化 为线性系统，并了解其在实际控制中的应用。 4 4 滑模控制 滑模控制的基本概念；滑模面设计与切换控制；滑 模控制的鲁棒性分析；滑模控制的实际应用 目标：理解滑模控制的设计方法，掌握滑模控制在 处理系统不确定性和外部干扰中的应用。 4 5 自适应控制 自适应控制的基本概念；直接与间接自适应控制； MIT 规则与 Lyapunov 法在自适应控制中的应用；自 适应控制的应用案例 目标：学习自适应控制的基本原理及方法，能够设 计适应环境变化的自适应控制器。 4 6 非线性观测器设计 状态观测器的基本概念；扩展卡尔曼滤波（EKF）； 高增益观测器；非线性观测器的设计方法与应用 目标：掌握非线性系统中状态观测器的设计方法， 理解其在实际控制中的作用。 4
微分几何基础知识（如流形、李代数）；非线性系统的几何描述；差分几何与反馈线性化；微分几何方微分几何方法在非线性7法的应用案例4控制中的应用目标：通过学习微分几何工具，增强对复杂非线性系统的理解，并掌握其在非线性控制设计中的应用。非线性控制领域的前沿研究（如非线性预测控制、网络化控制系统等）；实际工程中的非线性控制间题非线性控制的前沿课题与解决方案；非线性控制在机器人、无人机等领域84与应用的应用；课程总结与未来研究方向目标：了解非线性控制的最新研究进展，探索其在现代工程中的应用，启发学生的科研兴趣三、教学方法1.讲授法·系统讲解：教师系统性地讲解非线性控制理论的基础概念、数学工具和经典方法。重点放在理论推导、方法应用以及背后的物理意义上。·案例分析：通过实际案例（如机器人控制、无人机控制等）讲解非线性控制理论的应用，使学生能够将理论与实践结合。2.讨论与互动·课堂讨论：鼓励学生在课堂上提出间题、分享观点，针对复杂的非线性系统问题进行讨论，以激发学生的思考和创新。·小组合作：将学生分组讨论特定的非线性控制问题，鼓励团队合作，培养学生的协作能力和解决问题的能力。3.实践与实验·计算机仿真：利用Matlab、Simulink等工具进行仿真实验，学生可以通过仿真验证控制算法的有效性，并加深对理论的理解。·实验室项目：安排与课程内容相关的实验项目，让学生动手设计、实现和测试非线性控制器，巩固其动手能力和应用能力。4.案例研究与项目驱动·案例研究：通过分析和解决实际工程中的非线性控制间题，帮助学生理解和应用复杂的控制理论。·项目驱动学习：让学生选择感兴趣的非线性控制领域开展项目研究，从间题定义到最终实现，系统地应用所学知识。5.翻转课堂7
7 7 微分几何方法在非线性 控制中的应用 微分几何基础知识（如流形、李代数）；非线性系统 的几何描述；差分几何与反馈线性化；微分几何方 法的应用案例 目标：通过学习微分几何工具，增强对复杂非线性 系统的理解，并掌握其在非线性控制设计中的应用。 4 8 非线性控制的前沿课题 与应用 非线性控制领域的前沿研究（如非线性预测控制、 网络化控制系统等）；实际工程中的非线性控制问题 与解决方案；非线性控制在机器人、无人机等领域 的应用；课程总结与未来研究方向 目标：了解非线性控制的最新研究进展，探索其在 现代工程中的应用，启发学生的科研兴趣。 4 三、教学方法 1. 讲授法 系统讲解：教师系统性地讲解非线性控制理论的基础概念、数学工具和经典方法。 重点放在理论推导、方法应用以及背后的物理意义上。 案例分析：通过实际案例（如机器人控制、无人机控制等）讲解非线性控制理论的 应用，使学生能够将理论与实践结合。 2. 讨论与互动 课堂讨论：鼓励学生在课堂上提出问题、分享观点，针对复杂的非线性系统问题进 行讨论，以激发学生的思考和创新。 小组合作：将学生分组讨论特定的非线性控制问题，鼓励团队合作，培养学生的协 作能力和解决问题的能力。 3. 实践与实验 计算机仿真：利用 Matlab、Simulink 等工具进行仿真实验，学生可以通过仿真验证 控制算法的有效性，并加深对理论的理解。 实验室项目：安排与课程内容相关的实验项目，让学生动手设计、实现和测试非线 性控制器，巩固其动手能力和应用能力。 4. 案例研究与项目驱动 案例研究：通过分析和解决实际工程中的非线性控制问题，帮助学生理解和应用复 杂的控制理论。 项目驱动学习：让学生选择感兴趣的非线性控制领域开展项目研究，从问题定义到 最终实现，系统地应用所学知识。 5. 翻转课堂
·课前预习：学生课前自学相关内容，通过教师提供的视频、讲义或参考书完成预习。·课堂活动：课堂上进行讨论、练习和应用，将理论与实际案例结合，提高学生的参与度和学习效果。6.论文阅读与分析·文献综述：安排学生阅读与非线性控制相关的经典论文和最新研究成果，写作文献综述，提高其研究能力和学术写作水平。·论文讨论：组织学生分析和讨论所读论文，培养批判性思维，并了解该领域的研究前沿。7.考核与反馈·作业与测验：通过定期的作业和测验，考察学生对课程内容的理解，并给予及时反馈。·期末考试或项目报告：期末可能会通过笔试或项目报告的形式进行综合考核，以评估学生对非线性控制理论的整体掌握情况。四、课程思政内容1.阐述非线性控制理论在我国的发展历程及工程应用，引导学生树立正确的人生观价值观，增强使命感与荣誉感。2、让学生学习前沿科研文献，开展科研实训项目，学生也能够将科学方法紧扣实际应用需求，从而培养学生学好前沿技术知识的使命感和责任感，保持对科学的热爱和积极的探究精神。3、从中国科学家故事出发，挖掘思政元素，引出国家意识，树立文化自信、民族自豪感、歌颂自强不息的精神。4、从课程所涉专业、行业、国家、国际、文化、历史等角度，增加课程的知识性、人文性、提升引领性、时代性和开放性，加强社会主义核心价值观教育，培养学生的爱国主义情怀。5、从马克思主义哲学思想出发，挖掘思政元素，引导学生运用马克思主义观点分析间题，让学生懂得：学好辩证法是深入理解博奔理论的关键。五、教学目标达成与评价方式（说明：本课程支撑的知识获得、科研实践能力提升、创新能力提升等方面的教学目标达成与评价方式）4．教学目标1通过课堂讲授达成；达成情况通过报告评价；5.教学目标2通过课堂讲授与仿真实验达成；达成情况通过报告评价：6．教学目标3通过课堂讲授与仿真实验达成；达成情况通过报告评价；8
8 课前预习：学生课前自学相关内容，通过教师提供的视频、讲义或参考书完成预习。 课堂活动：课堂上进行讨论、练习和应用，将理论与实际案例结合，提高学生的参 与度和学习效果。 6. 论文阅读与分析 文献综述：安排学生阅读与非线性控制相关的经典论文和最新研究成果，写作文献 综述，提高其研究能力和学术写作水平。 论文讨论：组织学生分析和讨论所读论文，培养批判性思维，并了解该领域的研究 前沿。 7. 考核与反馈 作业与测验：通过定期的作业和测验，考察学生对课程内容的理解，并给予及时反 馈。 期末考试或项目报告：期末可能会通过笔试或项目报告的形式进行综合考核，以评 估学生对非线性控制理论的整体掌握情况。 四、课程思政内容 1. 阐述非线性控制理论在我国的发展历程及工程应用，引导学生树立正确的人生观、 价值观，增强使命感与荣誉感。 2、让学生学习前沿科研文献，开展科研实训项目，学生也能够将科学方法紧扣实际应 用需求，从而培养学生学好前沿技术知识的使命感和责任感，保持对科学的热爱和积极的探 究精神。 3、从中国科学家故事出发，挖掘思政元素，引出国家意识，树立文化自信、民族自豪 感、歌颂自强不息的精神。 4、从课程所涉专业、行业、国家、国际、文化、历史等角度，增加课程的知识性、人 文性、提升引领性、时代性和开放性，加强社会主义核心价值观教育，培养学生的爱国主义 情怀。 5、从马克思主义哲学思想出发，挖掘思政元素，引导学生运用马克思主义观点分析问 题，让学生懂得：学好辩证法是深入理解博弈理论的关键。 五、教学目标达成与评价方式 （说明：本课程支撑的知识获得、科研实践能力提升、创新能力提升等方面的教学目标达成 与评价方式） 4. 教学目标 1 通过课堂讲授达成；达成情况通过报告评价； 5. 教学目标 2 通过课堂讲授与仿真实验达成；达成情况通过报告评价； 6. 教学目标 3 通过课堂讲授与仿真实验达成；达成情况通过报告评价；