西安石油大学电子工程学院：《自动控制理论 Modern Control System》精品课程教学资源（重点难点与例题解析）第二章 控制系统的数学基础与数学模型

一、学科专业基础课 1车辆工程专业导论 2工程图学 3理论力学 4流体力学 6机械原理 7机械制造基础 8控制工程基础 二、专业核心课程 1汽车电工电子技术 2汽车构造 三、专业选修课程 1汽车 CAD/CAM 2互换性与技术测量 四、实践性教学环节 1工程训练 2汽车拆装实习 3汽车驾驶实习 一、专业核心课 专业导论 计算机辅助电路设计 模拟电子技术 数字电子技术 模拟电子技术实验 数字电子技术实验 高频电子技术 二、专业方向课 通信原理 数字信号处理 三、专业任选课 自动控制原理 传感器原理与应用 MATLAB 及其应用 可编程控制器 嵌入式系统 四、集中实践课 电子工艺实习 单片机课程设计 现代数字系统课程设计 一、 学科专业基础课 1可编程控制器 2模拟电子技术基础 3模拟电子技术实验 4控制工程基础 5机器人工程专业导论 6工程图学 7工程力学 8机械设计基础 三、专业方向课程 9机器人技术基础 10机器视觉 11机器人运动及控制 12运筹学 四、专业选修课程 13嵌入式系统 五、实践性教学环节 14机器视觉课程设计 15电子工艺实习 1计算方法 2流体力学 3工程热力学 4理论力学 5机械工程材料 7机械制图 8工程化学 9电工与电子技术 10专业导论 1可编程序控制器 2测试技术 1机械CAD/CAM 1机械原理课程设计 2电工与电子技术综合实训 3计算机辅助设计 4机械工程认识实习 1机械设计 2机械制造基础 3电工与电子技术 1机电一体化系统设计 2机床数控技术 3工业企业管理 1专业英语 2可编程控制器 3机械创新设计 1机械设计课程设计 2机电一体化系统设计课程设计 3机械工程认识实习 物理学专业导论 光学 力学 热学 理论力学 量子力学 电动力学 三、教师教育课程 物理教学设计与实施 中学物理教学论 模拟电子技术基础 单片机原理与应用 五、实践性教学课程 力学实验 光电子技术基础 光学实验 近代物理实验 教育见习

在4.2节中介绍控制系统设计的极点配置方法时,曾假设所有的状态变量均可有效地 用于反馈。然而在实际情况中,不是所有的状态度变量都可用于反馈。这时需要要估计不 可用的状态变量。需特别强调,应避免将一个状态变量微分产生另一个状态变量,因为噪 声通常比控制信号变化更迅速,所以信号的微分总是减小了信噪比

能控性、能观性和稳定性一样,是控制系统的重要性质,是实现各种控制 和状态估计的基础,在控制理论中起着核心的作用。 系统的状态空间描述可用图6.1表示

控制系统的动态（又叫瞬态）响应是指系 统从初始状态到接近稳定状态的响应。 动态响应对稳定系统才有意义。对不稳定 系统，其响应是发散的。 我们通常以系统在单位阶跃输入时的响应 特性,来衡量系统性能的优劣和定义时域性能 指标

长期以来，PID（比例—积分—微分）调节器一直作为工业控制上的主要调节装置而得到广泛应用。 PID调节器有如下一些特点：

控制系统的校正方法通常采用的有两种： 1. 分析法。分析法实际上是一种试探的方法，可归结为： 原系统频率特性+校正装置频率特性=希望频率特性 G0 (jω) Gc (jω) G(jω) 从原有的系统频率特性出发，根据分析和经验，选取合 适的校正装置，使校正后的系统满足性能要求

一、系统的稳定性 如果一个线性定常系统在扰动作用消失后，能 够恢复到原始的平衡状态，即系统的零输入响应 是收敛的，则称系统是稳定的。 反之，若系统不能恢复到原始的平衡状态， 即系统的零输入响应具有等幅震荡或发散性质， 则称系统是不稳定的

一、误差与稳态误差 1．定义 ⑴ 误差的两种定义： a. 从输出端定义:等于系统输出量的实际值与希望值之差。 这种方法在性能指标提法中经常使用，但在实际系统中 有时无法测量。因此，一般只具有数学意义

一、学科平台课程 1《电路原理》 2《电路原理实验》 3《模拟电子技术基础》 4《模拟电子技术基础实验》 5《数字电子技术基础》 6《数字电子技术基础实验》 二、专业课程 1《C 语言程序设计》 2《信号与系统 B》 3《微机原理与接口技术 B》 4《微机原理与接口技术实验》 5《电机原理及拖动基础》 6《检测技术与仪表》 7《自动控制原理 A》 8《电力电子技术》 9《过程控制》 10《过程控制专题实验》 11《运动控制》 12《运动控制专题实验》 13《电气控制技术》 14《电气控制技术实验》 三、个性化发展课程 1《控制系统仿真》 2《控制系统仿真实验》 3《现代控制理论》 4《计算机控制技术》 5《计算机控制技术实验》 6《嵌入式系统原理与应用 B》 7《嵌入式系统原理与应用 B 实验》 8《单片机技术及应用》 9《EDA 技术及应用》 10《EDA 技术及应用设计》 11《科技论文写作》 12《专业英语》 13《电气识图与 AUTOCAD 设计》 14《工控组态软件及应用》 15《工业控制网络与通信》 16《系统建模与辨识》 17《系统工程导论》 18《人工智能》 19《机器学习与模式识别》 20《智能传感器网络及应用》 21《智能控制理论及应用》 22《机器人控制技术及应用》 四、实践环节课程 1《高级语言编程综合训练》 2《电子工艺实习》 3《电子技术课程设计》 4《工程技术基础实训》 5《单片机课程设计》 6《嵌入式系统综合设计》 7《控制系统综合实训》 8《自动化工程实践》 9《毕业设计》