《 现代 控制理论》在学生的知识结构中非常重要,是学生理解现代控制系统分析与设计思想及方法的重要基础,是本科阶段经典控制理论的后续课程,也是现代控制理论体系中的诸多分支,如最优控制、最优估计、系统辨识、随机控制、自适应控制等的共同基础。本课程的开设不仅使自动化专业的本科生掌握了状态空间建模法、系统的运动分析、能控性与能观性判断、稳定性分析、系统的综合等相关知识点,而且逐步引导他们树立正确的人生观、世界观与价值观,做好职业规划与人生规划,形成工科专业所特有的解决问题的基本思维,培养自学能力、分析能力和实践能力,课程符合自动化专业人才培养目标的需求。
通过本课程的理论教学和实验训练,可以使学生具备下列能力:掌握状态空间分析法的基本理论和基本方法,具备对各类控制系统进行建模、分析的初步能力;能够运用所学理论知识和方法,具备合理进行复杂工程中控制系统的综合与设计能力。可以支撑毕业要求中的以下二级指标点:能够运用所学的专业知识和技术,对模型进行求解,并尝试改进;能够运用控制工程科学知识,并考虑工程实际,对复杂工程问题进行初步分析;能够针对系统存在的时变、非线性、多变量耦合等复杂特性,合理的设计控制器或控制算法,并进行仿真及参数优化。对学生知识、能力和素质的培养达到既定的教学目标。校外专家、行业企业专家、校内督导及学生对课程教学评价结果优良。
绪论
第1讲主要讲授现代控制理论课程的发展简史、何为现代控制理论以及机器人控制系统。
绪论测验
第一章 控制系统的状态空间表达式
1.1 控制系统的状态空间表达式
1.2由系统框图建立状态空间表达式
1.3 由高阶微分方程建立状态空间表达式
1.4 组合系统的状态空间表达式及线性变换
1.5机器人系统的数学建模
第一章测验与作业
第二章 控制系统状态空间表达式的解
2.1线性系统的运动分析
2.2线性系统的运动分析
2.3机器人系统的方程求解
第三章 线性控制系统的能控性和能观性
3.1 能控性
3.2 能观性
3.3 能控能观标准型
3.4 线性系统的结构分解
3.5 机器人系统的能控性和能观性
第三章测验与作业
第四章 稳定性与李雅普诺夫方法
4.1李亚普诺夫稳定性定义
4.2 李亚普诺夫稳定性判别法
4.3 李亚普诺夫方法应用
4.4 机器人系统的稳定性
第四章 测验与测试
第五章 线性定常系统的综合
5.1 线性反馈控制系统的结构及其特性
5.2 极点配置
5.3 系统镇定
5.4 系统解耦
5.6 机器人系统的反馈控制结构设计
5.5 状态观测器
第五章测验与测试
具备高等数学、线性代数、电路基础、自动控制原理等等课程的学习积累。
在既定的教材之外,为学生提供以下参考书目:
[1]滕青芳,董海鹰,费克玲. 《Modern Control Theory》. 中国电力出版社. 2011;
[2]刘豹.《现代控制理论》(第3版). 机械工业出版社. 2006;
[3]梁慧冰,孙炳达. 《现代控制理论基础》(第2版). 机械工业出版社. 2007;
[4]Katsuhiko Ogata 著,卢伯英,佟明安译. 《现代控制工程》(第5版). 电子工业出版社. 2011。