“控制科学与工程”一级学科硕士学位研究生课程教学大纲(2022版）1
1 “控制科学与工程”一级学科硕士学位研究生 课程教学大纲 （2022 版）
目录“控制科学与工程”一级学科硕士学位研究生课程设置3二、课程教学大纲4《专业外语》教学大纲，4《线性系统理论》教学大纲>《检测技术与自动化》教学大纲.10《模式识别与机器学习》教学大纲。1317《工程伦理》教学大纲，20《案例分析》教学大纲.《数字信号处理》教学大纲.23《智能控制导论》教学大纲..2628《最优控制与状态估计》教学大纲.《运动控制系统》教学大纲，32《数字图像处理》教学大纲3437《现场总线技术与分布式控制》教学大纲：40《测控网络与通讯技术》教学大纲《非线性系统理论》教学大纲44《系统建模与仿真技术》教学大纲。4750《自主智能系统》教学大纲，2
2 目 录 一、“控制科学与工程”一级学科硕士学位研究生课程设置 . 3 二、课程教学大纲 . 4 《专业外语》教学大纲 . 4 《线性系统理论》教学大纲 . 7 《检测技术与自动化》教学大纲 . 10 《模式识别与机器学习》教学大纲 . 13 《工程伦理》教学大纲 . 17 《案例分析》教学大纲 . 20 《数字信号处理》教学大纲 . 23 《智能控制导论》教学大纲 . 26 《最优控制与状态估计》教学大纲 . 28 《运动控制系统》教学大纲 . 32 《数字图像处理》教学大纲 . 34 《现场总线技术与分布式控制》教学大纲 . 37 《测控网络与通讯技术》教学大纲 . 40 《非线性系统理论》教学大纲 . 44 《系统建模与仿真技术》教学大纲 . 47 《自主智能系统》教学大纲 . 50
“控制科学与工程”一级学科硕士学位研究生课程设置课程开课学分备注课程编号课程名称学时开课单位类别学期自动化与电气工32必修SS111011专业外语2.0春季程学院自动化与电气工必修483. 0春SS111001线性系统理论程学院自动化与电气工322.0春必修SS111012检测技术与自动化程学院自动化与电气工春必修SS111013模式识别与机器学习322.0程学院自动化与电气工16春必修SS111014工程伦理1. 0程学院自动化与电气工春选修SS113036案例分析161. 0程学院自动化与电气工选修SS113046数字信号处理241. 5春程学院自动化与电气工选修24春SS113047智能控制导论1. 5程学院自动化与电气工春选修SS113048322.0最优控制与状态估计程学院自动化与电气工241.5春选修SS113049运动控制系统非程学院学自动化与电气工24春选修SS113050数字图像处理1. 5位程学院课自动化与电气工SS113051241. 5秋选修现场总线技术与分布式控制程学院自动化与电气工241. 5秋选修SS113052测控网络与通讯技术程学院自动化与电气工24春选修SS113053非线性系统理论1.5程学院自动化与电气工秋选修SS113054系统建模与仿真技术241. 5程学院自动化与电气工秋选修241.5SS113055自主智能系统程学院
3 一、“控制科学与工程”一级学科硕士学位研究生课程设置 课程 类别 课程编号 课程名称 学时 学分 开课 学期 开课单位 备注 SS111011 专业外语 32 2.0 春季 自动化与电气工 程学院 必修 SS111001 线性系统理论 48 3.0 春 自动化与电气工 程学院 必修 SS111012 检测技术与自动化 32 2.0 春 自动化与电气工 程学院 必修 SS111013 模式识别与机器学习 32 2.0 春 自动化与电气工 程学院 必修 SS111014 工程伦理 16 1.0 春 自动化与电气工 程学院 必修 非 学 位 课 SS113036 案例分析 16 1.0 春 自动化与电气工 程学院 选修 SS113046 数字信号处理 24 1.5 春 自动化与电气工 程学院 选修 SS113047 智能控制导论 24 1.5 春 自动化与电气工 程学院 选修 SS113048 最优控制与状态估计 32 2.0 春 自动化与电气工 程学院 选修 SS113049 运动控制系统 24 1.5 春 自动化与电气工 程学院 选修 SS113050 数字图像处理 24 1.5 春 自动化与电气工 程学院 选修 SS113051 现场总线技术与分布式控制 24 1.5 秋 自动化与电气工 程学院 选修 SS113052 测控网络与通讯技术 24 1.5 秋 自动化与电气工 程学院 选修 SS113053 非线性系统理论 24 1.5 春 自动化与电气工 程学院 选修 SS113054 系统建模与仿真技术 24 1.5 秋 自动化与电气工 程学院 选修 SS113055 自主智能系统 24 1.5 秋 自动化与电气工 程学院 选修
二、课程教学大纲《专业外语》教学大纲课程名称专业外语课程代码SS111011课程英文名称Academic English开课学分学时322. 0春开课单位自动化与电气工程学院学期口开卷考试平时成绩占比：20%考核√学位课√闭卷考试课程类型期中成续绩占比：20%方式口非学位课口考查期末考试占比：60%教学目的与要求专业外语教学的目的是培养学生专业英文以及学术英文的水平，使学生掌握学术论文、技术报告、毕业论文写作以及学术会议演讲的能力。通过针对专业外语听、说、读、写能力的讲解和练习，使学生的专业外语基本素质、专业能力和技能得到全面发展，为学生研究生过程中的学术成果表达、论文写作的实际工作奠定基础。掌握本专业常用专业词汇，掌握本专业重要国内外专业活动，阅读本专业重要文献的原始版本，掌握本专业最新研究发展趋势，熟悉一门专业方向的研究进展，了解有关控制专业相关研究内容。了解本专业及其电子信息学科专业划分、专业研究特点。能够阅读热门信息学科普通的学术论述。能够阅读专业学术文献。书写刊物学术论文样板。书写专业学术会议论文样板，书写介绍本人（感兴趣）研究方向，翻译本专业科技文献。教学内容与要求教学方法学时章节题目教学内容与要求与手段价值引领Whywe need to do research课堂讲Brieflyintroducethemodule授、小组English.GivetheTechnical知识传授1Introduction9studentstheoverallscopeforthis讨论及案module例教学能力培养How to write a biography价值引领The importanceof thesiswritingHow to develop Thesis?知识传授课堂讲How to write thesis?授、小组2PHD ThesisHowtoreadatechnical paperora6讨论及案PHD Thesis?例教学能力培养skimming reading, perusal.Imitate(scientificthinking):Find out(innovations)4
4 二、课程教学大纲 《专业外语》教学大纲 课程名称 专业外语 课程代码 SS111011 课程英文名称 Academic English 学时 32 学分 2.0 开课 学期 春 开课单位 自动化与电气工程学院 课程类型 √学位课 非学位课 考核 方式 开卷考试 √闭卷考试 □考查 平时成绩占比： 20 % 期中成绩占比： 20 % 期末考试占比： 60 % 教学目的与要求 专业外语教学的目的是培养学生专业英文以及学术英文的水平，使学生掌握学术论文、技术 报告、毕业论文写作以及学术会议演讲的能力。通过针对专业外语听、说、读、写能力的讲解和 练习，使学生的专业外语基本素质、专业能力和技能得到全面发展，为学生研究生过程中的学术 成果表达、论文写作的实际工作奠定基础。掌握本专业常用专业词汇,掌握本专业重要国内外专业 活动,阅读本专业重要文献的原始版本, 掌握本专业最新研究发展趋势, 熟悉一门专业方向的研 究进展,了解有关控制专业相关研究内容。了解本专业及其电子信息学科专业划分、专业研究特点。 能够阅读热门信息学科普通的学术论述。能够阅读专业学术文献。书写刊物学术论文样板。书写 专业学术会议论文样板,书写介绍本人（感兴趣）研究方向,翻译本专业科技文献。 教学内容与要求 章节 题目 教学内容与要求 学时 教学方法 与手段 1 Introduction 价值引领 Why we need to do research 2 课 堂 讲 授、小组 讨论及案 例教学 知识传授 Briefly introduce the module Technical English. Give the students the overall scope for this module 能力培养 How to write a biography 2 PHD Thesis 价值引领 The importance of thesis writing 6 课 堂 讲 授、小组 讨论及案 例教学 知识传授 How to develop Thesis? How to write thesis? 能力培养 How to read a technical paper or a PHD Thesis? skimming reading, perusal. Imitate (scientific thinking); Find out (innovations)
The importance of research paper价值引领writing(1)Tittle(2)Authorship(3)Abstract(4)Introduction(5)Related works(6)Proposed课堂讲How to writeapproach (Methodology)授、小组3research12知识传授(7)Comparison with previous讨论及案paperworks and discussion例教学(8)Limitations(9)Conclusion(10)Acknowledgements(11)References(12)Paper submission(13)Feedback to the reviewers能力培养Academic writingofresearchTheimportance价值引领presentation课堂讲HowtoPrepareResearcha授、小组ResearchPresentation46知识传授讨论及案PresentationHow to present an academic talk onnrethe stage例教学Prepare a Research Presentation and能力培养skills to talk价值引领The importance of research poster课堂讲How to develop a poster?Research授、小组5知识传授How topresent aposterinan4讨论及案Posteracademic conference.例教学Prepare a ResearchPosterand能力培养skills to talkThe importanceTables andof价值引领figures课堂讲Tablesand(1) Tables and figures授、小组figuresin6知识传授(2) Course review and conclusionZthe results讨论及案(3) Results例教学section能力培养Prepare Tables and figures价值引领知识传授5
5 3 How to write research paper 价值引领 The importance of research paper writing 12 课 堂 讲 授、小组 讨论及案 例教学 知识传授 （1） Tittle （2） Authorship （3） Abstract （4） Introduction （5） Related works （6） Proposed approach(Methodology) （7） Comparison with previous works and discussion （8） Limitations （9） Conclusion （10） Acknowledgements （11） References （12） Paper submission （13） Feedback to the reviewers 能力培养 Academic writing 4 Research Presentation 价值引领 The importance of research presentation 6 课 堂 讲 授、小组 讨论及案 例教学 知识传授 How to Prepare a Research Presentation How to present an academic talk on the stage 能力培养 Prepare a Research Presentation and skills to talk 5 Research Poster 价值引领 The importance of research poster 4 课 堂 讲 授、小组 讨论及案 例教学 知识传授 How to develop a poster? How to present a poster in an academic conference. 能力培养 Prepare a Research Poster and skills to talk 6 Tables and figures in the results section 价值引领 The importance of Tables and figures 2 课 堂 讲 授、小组 讨论及案 例教学 知识传授 (1) Tables and figures (2) Course review and conclusion (3) Results 能力培养 Prepare Tables and figures 7 价值引领 知识传授
能力培养知识传授能力培养先修课程132A4教材是否序出版主编出版社自编教材名称ISBN编号号时间教材12参考资料（推荐书目）是否序出版主编出版社自编书目名称ISBN编号号时间书目Academic WritingforGraduateUniversity ofJohn M.978047208否20041MichiganStudents:essentialtasksand8560SwalesskillsPressHall,John Wiley&9780470672否2013GeorgeHowtoWriteaPaper2204SonsM参考资料（推荐文献）序文献名称作者卷期号页码期刊名称号12参考资料（推荐网站）序专题名称网站网址号12大纲撰写人（签字）：孙明旭培养方案修（制）订工作组副组长（签字）：6
6 能力培养 知识传授 能力培养 先修课程 1 3 2 4 教材 序 号 教材名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版 时间 是否 自编 教材 1 2 参考资料（推荐书目） 序 号 书目名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版 时间 是否 自编 书目 1 Academic Writing for Graduate Students : essential tasks and skills John M. Swales University of Michigan Press 978047208 8560 2004 否 2 How to Write a Paper Hall, George M John Wiley & Sons 978047067 2204 2013 否 参考资料（推荐文献） 序 号 文献名称 作者 期刊名称 卷期号 页码 1 2 参考资料（推荐网站） 序 号 专题名称 网站网址 1 2 大纲撰写人（签字）：孙明旭 培养方案修（制）订工作组副组长（签字）：
《线性系统理论》教学大纲课程名称线性系统理论课程代码SS111001课程英文名称Linear System Theory开自动化与课学学时483春季开课单位电气工程学分学院期平时成绩占比：考20%口开卷考试核期中成绩占比：课程类型学位课口闭卷考试方20%口考查式期末考试占比：60%教学目的与要求线性系统理论是现代控制理论的核心内容，它的重要性首先在于它的基础性，其大量的概念、方法、原理和结论，对于系统和控制理论的许多学科分支，诸如最优控制、非线性控制、随机控制、系统辨识、信号检测和估计、过程控制数字滤波和通讯系统等，都具有十分重要的作用，成为学习和研究这些学科的必不可少的预备知识。因此，国内外的许多大学都把线性系统理论列为系统与控制科学课程方面的一门最基础的课程。通过线性系统理论课程的教学，使学生掌握线性控制系统的状态空间描述的基本概念及其各种建立方法：着重掌握线性控制系统的运动与离散化：掌握线性控制系统的李亚普诺夫稳定性分析方法及其判别定理，掌握线性控制系统的能控性与能观性判别定理：掌握状态反馈与状态观测器的基本概念与设计等内容。通过教学过程，增强学生的自主学习能力，帮助学生多角度思考，强化工程问题的分析和设计能力，为进一步科学研究打下坚实的基础。教学内容与要求教学方法章节题目学时教学内容与要求与手段结合国内现代控制专家对现代控制学科发展的推动作用，引导学生树立价值引领正确的人生观及践行社会主义核心线性系统价值观的意识。CAI课件的状态空101模型的建立、分类、转换、对角线规课堂讲授间描述范形和约当规范形，传递函数矩阵概知识传授念，坐标变换下的特性，模型的串联、并联和反馈。7
7 《线性系统理论》教学大纲 课程名称 线性系统理论 课程代码 SS111001 课程英文名称 Linear System Theory 学时 48 学 分 3 开 课 学 期 春季 开课单位 自动化与 电气工程 学院 课程类型 学位课 考 核 方 式 □开卷考试 闭卷考试 □考查 平 时 成 绩 占 比 ： 20 % 期 中 成 绩 占 比 ： 20 % 期 末 考 试 占 比 ： 60 % 教学目的与要求 线性系统理论是现代控制理论的核心内容，它的重要性首先在于它的基础性，其大量 的概念、方法、原理和结论，对于系统和控制理论的许多学科分支，诸如最优控制、非线 性控制、随机控制、系统辨识、信号检测和估计、过程控制数字滤波和通讯系统等，都具 有十分重要的作用，成为学习和研究这些学科的必不可少的预备知识。因此，国内外的许 多大学都把线性系统理论列为系统与控制科学课程方面的一门最基础的课程。 通过线性系统理论课程的教学，使学生掌握线性控制系统的状态空间描述的基本概念 及其各种建立方法；着重掌握线性控制系统的运动与离散化；掌握线性控制系统的李亚普 诺夫稳定性分析方法及其判别定理，掌握线性控制系统的能控性与能观性判别定理；掌握 状态反馈与状态观测器的基本概念与设计等内容。通过教学过程，增强学生的自主学习能 力，帮助学生多角度思考，强化工程问题的分析和设计能力，为进一步科学研究打下坚实 的基础。 教学内容与要求 章节 题目 教学内容与要求 学时 教学方法 与手段 1 线 性 系 统 的 状 态 空 间描述 价值引领 结合国内现代控制专家对现代控制 学科发展的推动作用，引导学生树立 正确的人生观及践行社会主义核心 价值观的意识。 10 CAI 课件 课堂讲授 知识传授 模型的建立、分类、转换、对角线规 范形和约当规范形，传递函数矩阵概 念，坐标变换下的特性，模型的串联、 并联和反馈
掌握传统模型和现代模型间的转换关系，通过建立状态空间描述来表达能力培养复杂的工程问题。引导学生认识到掌握事物普遍规律的重要性：通过稳定的重要性，引导价值引领学生在工程实践中自觉遵守职业道德规范和工程伦理。线性系统线性定常、时变系统的运动分析，状CAI课件2的运动分态转移矩阵、脉冲响应矩阵、线性连16课堂讲授析知识传授续系统的时间离散化和离散系统的运动分析，李雅普诺夫方法分析系统稳定性。将工程实际问题中的运动过程和稳能力培养定性要求与抽象数学模型建立联系，实现线性系统数学模型的运动分析。通过学习系统的能控规范形和能观规范形，使学生养成严格遵守各种标价值引领准规范的习惯，并在工程实践中自觉遵守诚实守信的职业道德和规范。线性连续系统、离散系统的能控性、线性系统能观测性的定义、判别，对偶原理，的能控性CAI课件知识传授3单输入一单输出、多输入一多输出系10和能观测课堂讲授统的能控规范形和能观测规范形。性工程实际问题中将设计目标要求与系统性能建立联系，将工程实际问题能力培养中的能控能观性与抽象数学模型参数建立联系，深入理解系统能控能观性理论分析。通过系统校正的学习，正确地理解认识世界是改造世界的前提和基础，改价值引领造世界则是为了更好地认识世界，二线性反馈者是有机的统一。CAI课件4系统的时12课堂讲授结构分解，状态反馈和输出反馈，极间域综合点配置问题，镇定问题和解耦控制问知识传授题状态重构问题和状态观测器以及引入观测器的状态反馈系统的特性。N
8 能力培养 掌握传统模型和现代模型间的转换 关系，通过建立状态空间描述来表达 复杂的工程问题。 2 线 性 系 统 的 运 动 分 析 价值引领 引导学生认识到掌握事物普遍规律 的重要性；通过稳定的重要性，引导 学生在工程实践中自觉遵守职业道 德规范和工程伦理。 16 CAI 课件 课堂讲授 知识传授 线性定常、时变系统的运动分析，状 态转移矩阵、脉冲响应矩阵、线性连 续系统的时间离散化和离散系统的 运动分析，李雅普诺夫方法分析系统 稳定性。 能力培养 将工程实际问题中的运动过程和稳 定性要求与抽象数学模型建立联系， 实现线性系统数学模型的运动分析。 3 线 性 系 统 的 能 控 性 和 能 观 测 性 价值引领 通过学习系统的能控规范形和能观 规范形，使学生养成严格遵守各种标 准规范的习惯，并在工程实践中自觉 遵守诚实守信的职业道德和规范。 10 CAI 课件 课堂讲授 知识传授 线性连续系统、离散系统的能控性、 能观测性的定义、判别，对偶原理， 单输入—单输出、多输入—多输出系 统的能控规范形和能观测规范形。 能力培养 工程实际问题中将设计目标要求与 系统性能建立联系，将工程实际问题 中的能控能观性与抽象数学模型参 数建立联系，深入理解系统能控能观 性理论分析。 4 线 性 反 馈 系 统 的 时 间域综合 价值引领 通过系统校正的学习，正确地理解认 识世界是改造世界的前提和基础，改 造世界则是为了更好地认识世界，二 者是有机的统一。 12 CAI 课件 课堂讲授 知识传授 结构分解，状态反馈和输出反馈，极 点配置问题，镇定问题和解耦控制问 题状态重构问题和状态观测器以及 引入观测器的状态反馈系统的特性
引导学生通过系统的运动求解、稳定性、能控能观性等分析理解反馈的作用，将工程实际问题中的期望指标要能力培养求与数学模型、反馈控制器、状态观测器建立联系，根据需求实现系统的校正。先修课程13自动控制理论42线性代数教材是否主编序号教材名称出版社ISBN编号出版时间自编教材《线性系统理论》郑大钟清华大学出版社否197873020550132002（第二版）《线性系北京航空航天大否2陈散宗20199787512429741统理论与学出版社参考资料（推荐书目）是否序号主编书目名称出版社ISBN编号出版时间自编书目LinearOxfordChi-Tson97801999595702012否Systemg ChenUniversity2参考资料（推荐文献）期干序号作者卷期号页码文献名称名称12参考资料（推荐网站）序号专题名称网站网址北京航空1http://dept3.buaa.edu.cn/linear/1.html航天大学加利福尼http://inst.eecs.berkeley.edu/-ee22la/fal1/2亚大学伯9
9 能力培养 引导学生通过系统的运动求解、稳定 性、能控能观性等分析理解反馈的作 用，将工程实际问题中的期望指标要 求与数学模型、反馈控制器、状态观 测器建立联系，根据需求实现系统的 校正。 先修课程 1 自动控制理论 3 2 线性代数 4 教材 序号 教材名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版时间 是否 自编 教材 1 《线性系 统理论》 （第二版） 郑大钟 清华大学出版社 9787302055013 2002 否 2 《线性系 统理论与 陈啟宗 北京航空航天大 学出版社 9787512429741 2019 否 参考资料（推荐书目） 序号 书目名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版时间 是否 自编 书目 1 Linear System Theory Chi-Tson g Chen Oxford University Press 9780199959570 2012 否 2 参考资料（推荐文献） 序号 文献名称 作者 期 刊 名 称 卷期号 页码 1 2 参考资料（推荐网站） 序号 专题名称 网站网址 1 北 京 航 空 航 天 大 学 http://dept3.buaa.edu.cn/linear/1.html 2 加 利 福 尼 亚 大 学 伯 克 利 分 校 http://inst.eecs.berkeley.edu/~ee221a/fa11/
大纲撰写人（签培养方案修（制）订工作组副组长（签字）：字）：马荔瑶《检测技术与自动化》教学大纲课程名称课程代码检测技术与自动化SS111012课程英文名称modernmeasuretechnology开课开课春32学分2学时自动化与电气工程学院学期单位%口开卷考试平时成绩占比：20口学位课考核课程类型口闭卷考试期中成绩占比：20dp方式口非学位课口考查60期末考试占比：.%教学目的与要求本课程主要讲授误差理论、信号的检测和信号的调理三部分内容。在信号的检测中主要介绍频率、周期、相位、电压、电流等电量参数的测量和温度、压力、流量、物位等非电量参数的测量。在信号的调理中，重点介绍一些最新的信号调理集成芯片的功能、特点和使用方法。要求通过本课程的学习，使学生掌握现代检测理论的基本概念、基础理论和基本的应用技能。教学内容与要求教学方法章节题目学时教学内容与要求与手段了解检测及传感器的概念及其工程应价值引领用课堂教学第一章绪论2知识传授课上教学课堂讨论能力培养掌握基础知识的误差及准确度的概念价值引领简单介绍非线性转换原理课堂教学非线性特性补第二章知识传授教授非线性补偿方法2偿方法课堂讨论能力培养提高实践生产意义课堂教学使学生了解信号处理的一般流程和方第三章信号滤波价值引领A课堂讨论法，掌握频域分析方法10
10 大纲撰写人（签 字）：马荔瑶 培养方案修（制）订工作组副组长（签字）： 《检测技术与自动化》教学大纲 课程名称 检测技术与自动化 课程代码 SS111012 课程英文名称 modern measure technology 学时 32 学分 2 开课 学期 春 开课 单位 自动化与电气工程学院 课程类型 学位课 非学位课 考核 方式 开卷考试 ☑闭卷考试 □考查 平时成绩占比： 20 % 期中成绩占比： 20 % 期末考试占比： 60 % 教学目的与要求 本课程主要讲授误差理论、信号的检测和信号的调理三部分内容。在信号的检测中主要介绍 频率、周期、相位、电压、电流等电量参数的测量和温度、压力、流量、物位等非电量参数的测 量。在信号的调理中，重点介绍一些最新的信号调理集成芯片的功能、特点和使用方法。要求通 过本课程的学习，使学生掌握现代检测理论的基本概念、基础理论和基本的应用技能。 教学内容与要求 章节 题目 教学内容与要求 学时 教学方法 与手段 第一章 绪论 价值引领 了解检测及传感器的概念及其工程应 用 2 课堂教学 课堂讨论 知识传授 课上教学 能力培养 掌握基础知识的误差及准确度的概念 第二章 非线性特性补 偿方法 价值引领 简单介绍非线性转换原理 2 课堂教学 课堂讨论 知识传授 教授非线性补偿方法 能力培养 提高实践生产意义 第三章 信号滤波 价值引领 使学生了解信号处理的一般流程和方 法，掌握频域分析方法 4 课堂教学 课堂讨论