课程概述

现代控制理论课程是“电气工程及其自动化”专业的一门重要的专业基础课程。

现代控制理论基础课程针对现代控制科学的内涵，以最低限度的数学工具和适当的物理浅释，全面系统和深入浅出地介绍了现代控制系统模型、内部结构特性、状态反馈和状态观测器设计等方面内容。通过本课程的学习，使学生能够全面掌握线性系统理论的基本原理和基本设计方法，对现代控制方法与发展方向有较为全面的了解，能够运用现代控制理论与控制工程的观点分析和解决实际工程问题的能力。

 


证书要求

1.     完成课程中的单元测试（30分）；

2.     完成课程中的单元作业，并进行至少5次互评（20分）；

3.     完成课程考试（50分）。


预备知识

1.     直接基础知识：自动控制原理、高等数学

2.     辅助知识：大学物理、模拟电路原理


授课大纲

第一周 绪论

现代控制科学的内涵、控制理论的发展状况和现代控制理论的知识体系

绪论单元测试

绪论单元作业

第二周 状态空间描述的下的动态方程

状态空间描述的基本概念

第二周 单元测试1

第二周 单元作业

第三周 系统动态方程的建立

具体物理系统动态方程的建立

基于传递函数方框图的动态方程

系统动态方程典型形式的建立

第三周 单元测试

第三周 单元作业

第四周 线性定常连续系统状态方程的解

线性定常连续系统状态方程的解

线性离散系统的动态方程及其解

第四周 单元测试

第四周 单元作业

第五周 稳定性与稳定性判据

李亚普诺夫稳定性理论

线性定常连续系统的稳定性判据

第五周 单元测试

第五周 单元作业

第六周 能控性与能观测性

凯莱-哈密尔顿定理

线性定常连续系统的能控性

线性定常连续系统的能观测性

对偶原理

线性定常系统的规范形结构分解

第六周 单元测试

第六周 单元作业

第七周 状态反馈与状态观测器

反馈对系统特性的影响

状态反馈

全维状态观测器

第七周 单元测试

第七周 单元作业

第八周 变分法在最优控制的应用

最优控制概述

无约束条件泛函极值

有约束条件的泛函极值

变分法求解最优控制

第八周 单元测试

第八周 单元作业

第九周 极小值原理与动态规划法

极小值原理

动态规划法

第九周 单元测试

第九周 单元作业

第十周 二次型性能指标的线性系统最优控制

线性连续系统状态调节问题

线性连续系统输出调节器问题

线性连续系统输出跟踪器问题

第十周 单元测试

第十周 单元作业

参考资料

1.   周凤岐、周军、郭建国编，《现代控制理论基础》，西北工业大学出版社，2011；

2.   郭建国，赵斌等编，《现代控制理论基础》电子教材，西北工业大学音像电子出版社，2017.

3.刘豹，唐万生，《现代控制理论》，机械工业出版社，2017年


常见问题

问题1：现代控制理论基础这门课程需要的数学理论知识多吗？

回答：现代控制理论基础这门课主要是应用了高等数学中的代数知识、矩阵知识和常微分方程知识，总体上是将这些数学知识作为数学工具来用，一般要求不是太高。

 

问题2：自动控制原理学得不好是否影响本课程的学习？

回答：自动控制原理学得不好对于本课程的学习总体影响不大，在学习现代控制理论基础相关知识时，遇到有关自动控制原理方面的知识，可以随时去复习补充，整体上对本课程学习影响相对小。

 

问题3：是否需要购买教材？

回答：我们的课程主要是根据周凤岐老师、周军老师和郭建国老师主编的《现代控制理论基础》进行讲授的，同时西北工业大学音像电子出版社2017年出版了郭建国老师主编的《现代控制理论基础》电子教材，都可以帮助我们学习这门课程。但是教材不是必须，只要能够通过我们网上发布的内容顺利完成学习任务，达到学习目的就可以。