《现代控制理论》课程教案Word文档格式.docx

1、第1章 控制系统的状态空间数学模型 一、教学内容1.1 基本概念 1.2 线性定常连续系统的状态空间数学模型二、教学目标 掌握根据物理模型、微分方程、传递函数、传递函数结构图等建立状态空间模型的方法及状态空间模型的线性变换方法。三、教学重点根据微分方程和传递函数及传递函数结构图建立状态空间模型的方法四、教学难点根据微分方程建立状态空间模型的方法五、教学思路和方法讲清概念，板书推证，PPT演示。六、教学内容和过程：教学内容教学方法第1章 控制系统的状态空间数学模型1.2 线性定常连续系统的状态空间数学模型 1.2.1根据物理模型建立状态空间模型 1.2.2根据微分方程建立状态空间模型 1.2.3

2、根据传递函数建立状态空间模型以板书推证为主，以PPT演示为辅，通过例题讲解具体应用方法。七、作业布置八、课后小结第二讲第1章 控制系统的状态空间数学模型（续） 1.2 线性定常连续系统的状态空间数学模型（续）1.3 线性时变连续系统的状态空间数学模型1.4 非线性连续系统的状态空间数学模型 掌握线性时变连续系统和非线性连续系统的状态空间数学模型的建立方法。线性时变连续系统状态空间数学模型第1章 控制系统的状态空间数学模型（续） 1.2.4根据系统的传递函数结构图建立状态空间模型1.2.5状态空间模型的线性变换1.4.1本质非线性系统的状态空间模型1.4.2本征非线性系统的状态空间模型第三讲1.

3、5 线性离散系统的状态空间数学模型1.6 MATLAB在建立状态空间模型中的应用 掌握线性离散系统状态空间数学模型的建立方法。线性离散系统状态空间数学模型讲清概念，板书推证，PPT和MATLAB演示。 1.5.1差分方程和脉冲传递函数 1.5.2根据差分方程建立线性定常离散系统的状态空间模型 1.5.3根据脉冲传递函数建立线性定常离散系统的状态空间模型 1.5.4线性时变离散系统的状态空间模型 1.6.1数学模型的MATLAB表示法 1.6.2实现能控规范型的MATLAB编程及计算1.以板书推证为主，以PPT演示为辅，通过例题讲解具体应用方法。2.在MATLAB平台演示相关内容。七、作业布置

4、教材1.1（2）,1.2,1.4,1.6（1）（2）,自拟（1）,（2）,（3）,（4）第四讲第2章 控制系统的运动分析 2.1 线性定常连续系统的运动分析 掌握状态转移矩阵的计算方法和受控运动分析方法。状态转移矩阵和受控运动分析方法 2.1.1 自由运动 2.1.2 状态转移矩阵 2.1.3受控运动分析 2.1.4实现线性定常连续系统运动分析的MATLAB编程8、课后小结第五讲第2章 控制系统的运动分析（续） 2.2 线性时变连续系统的运动分析2.3 线性定常离散系统的运动分析 掌握线性时变连续系统和线性定常离散系统的运动分析方法。线性时变连续系统和线性定常离散系统的运动分析线性时变连续系统

5、的运动分析第2章 控制系统的运动分析（续）2.2.1自由运动及状态转移矩阵2.2.2 受控运动常数变易法2.3.1 线性定常连续系统的离散化2.3.2 线性定常离散系统的运动分析 第六讲2.4 线性时变离散系统的运动分析2.5 系统运动分析的MATLAB实现 掌握线性时变离散系统的运动分析方法。 线性时变离散系统的运动分析线性时变离散系统的运动分析讲清概念，板书推证，PPTMATLAB演示。 2.4.1 线性时变连续系统的离散化方程 2.4.2 线性时变离散系统的运动分析第七讲第3章 控制系统的稳定性分析 3.2 李雅普诺夫稳定性基本定理3.3 线性连续系统的稳定性分析 掌握李雅普诺夫稳定性基

6、本定理和线性连续系统的稳定性分析方法。线性连续系统的稳定性分析第3章 控制系统的稳定性分析3.1 基本概念3.3.1线性定常连续系统的稳定性分析及其MATLAB编程与计算3.3.2线性时变连续系统的稳定性分析第八讲第3章 控制系统的稳定性分析（续） 3.4 线性离散系统的稳定性分析3.5 非线性连续系统的稳定性分析 掌握线性离散系统和非线性连续系统的稳定性分析方法。线性离散系统和非线性连续系统的稳定性分析非线性连续系统的稳定性分析第3章 控制系统的稳定性分析（续） 3.4.1线性定常离散系统的稳定性分析及其MATLAB编程与计算 3.4.2线性时变离散系统的稳定性分析 3.5.1雅可比（Jac

7、obian）矩阵法及其MATLAB编程与计算 3.5.2变量梯度法七、作业布置 教材3.3,3.4,3.7,3.8;自拟（1）,（2）,（3）第九讲第4章 控制系统的能控性与能观测性4.1 系统的能控性 掌握系统能控性的分析方法。系统的能控性分析 4.1.1线性时变连续系统的能控性 4.1.2线性定常连续系统的能控性及其MATLAB辅助分析 4.1.3线性定常离散系统的能控性第十讲第4章 控制系统的能控性与能观测性（续）4.2 系统的能观测性 掌握系统能观测性的分析方法。系统的能观测性分析 4.2.1线性时变连续系统的能观测性 4.2.3线性定常离散系统的能观测性4.3 能控与能观测规范型的实

8、现 4.3.1能控规范型的实现及其MATLAB编程与计算 4.3.2能观测规范型的实现及其MATLAB编程与计算第十一讲4.5 对偶系统及对偶性原理4.6 线性定常系统能控能观测结构的分解 掌握对偶性原理和线性定常系统能控能观测结构的分解方法。线性定常系统能控能观测结构的分解4.4 线性定常系统能控与能观测性在复域s中的判据 4.5.1线性定常对偶系统 4.5.2线性时变对偶系统 4.6.1能控与不能控结构分解及其MATLAB辅助计算 4.6.2能观测与不能观测结构分解及其MATLAB辅助计算 4.6.3能控与能观测性结构综合分解七、作业布置 教材2.1（4）,2.2（4）,2.4（3）,2.

9、5（2）,2.7,2.10,2.13;自拟（1）,（2）,（3）（4）第十二讲第5章 线性定常控制系统的综合5.1 反馈控制系统的基本结构5.2 以实现期望极点为目标的系统综合 掌握以实现期望极点为目标的系统综合方法以实现期望极点为目标的系统综合 5.1.1 状态反馈控制系统 5.1.2输出反馈控制系统 5.2.1单输入状态反馈控制系统极点配置及其MATLAB辅助计算 5.2.2多输入状态反馈控制系统的极点配置方法 5.2.3输出反馈控制系统极点配置及其MATLAB辅助计算七、作业布置 第十三讲第5章 线性定常控制系统的综合（续）5.3 以实现系统镇定为目标的系统综合5.4 以实现解耦控制为目

10、标的系统综合 掌握以实现系统镇定和以实现解耦控制为目标的系统综合方法以实现系统镇定和以实现解耦控制为目标的系统综合 5.4.1补偿器解耦 5.4.2状态反馈解耦 5.4.3实现状态反馈解耦控制的MATLAB编程与计算第十四讲5.5 状态重构控制系统 掌握带全维状态重构器和降维状态重构器的状态反馈系统的设计方法带全维状态重构器和降维状态重构器的状态反馈系统的设计 带全维状态重构器和降维状态重构器的状态反馈系统的设计 5.5.1全维状态重构器及其MATLAB辅助设计 5.5.2带全维状态重构器的状态反馈系统 5.5.3降维状态重构器及其MATLAB辅助设计七、作业布置 教材4.1,4.2,4.6,

11、4.7,4.9,4.10（2）；自拟（1）,（2）,（3）,（4）第十五讲第六章 最优控制.1 泛函及其变分法简介.2 最优控制及其拉格朗日乘子法 掌握最优控制及其拉格朗日乘子法最优控制及其拉格朗日乘子法 最优控制及其拉格朗日乘子法第6章 最优控制 6.2.1数学模型 6.2.2 拉格朗日（Lagrange）乘子法第十六讲第六章 最优控制（续）6.3线性二次型最优控制 掌握线性二次型最优控制方法线性二次型最优控制 线性二次型最优控制第6章 最优控制（续）6.3 线性二次型最优控制 6.3.1 线性二次型最优控制的目标泛函 6.3.2 状态调节器及其MATLAB辅助设计 6.3.3 输出调节器 6.3.4输出跟踪器及其MATLAB辅助设计七、作业布置 自拟作业（1）,（2）,（3）