《现代控制理论A》课程教学大纲
武汉理工大学：现代控制理论 教学大纲
现代控制理论教学大纲
课程名称：现代控制理论/Modern Control Theory
学时/学分：32/2 （其中含实验6学时）
先修课程：《线性代数》、《自动控制原理》
适用专业：自动化，电气工程及其自动化
开课学院（部）、系(教研室)：自动化学院
一、课程的性质与任务
《现代控制理论》是控制科学与工程学科中的重要专业基础课。本课程系统介绍基于状态空间描述的控制系统的分析与综合方法。通过本课程的学习，使学生初步掌握现代控制理论的基本知识及其分析方法，对控制理论有更全面的了解，为进一步的学习打下基础。
二、课程的教学内容、基本要求及学时分配
（一）教学内容
控制系统的状态空间表达式：状态空间的有关概念；建立状态空间表达式的方法，包括由模拟结构图、微分方程和传递函数来建立状态空间表达式；状态向量的线性变换；从状态空间表达式求传递函数阵。
控制系统状态空间表达式的解：线性定常齐次状态方程的求解；状态转移矩阵的概念、性质和求取方法；线性定常系统非齐次方程的求解及其离散计算方法。
线性控制系统的能控性和能观性：能控性、能观性的定义；线性定常系统能控性、能观性的判别；状态空间表达式的能控标准型和能观标准型；传递函数中零极点分布与能控性、能观性的关系。
线性定常系统的综合：线性反馈控制系统的基本结构及其特性；极点配置问题；状态观测器的定义及设计。
（二）基本要求
1．正确理解下列基本概念及定义：
状态空间；状态转移矩阵；能控性和能观性；极点配置及状态观测器。2．熟练掌握下列求解方法：
建立状态空间表达式的方法，包括由模拟结构图、微分方程和传递函数来建立状态空间表达式；状态向量的线性变换；从状态空间表达式求传递函数阵；线性定常齐次状态方程的求解；状态转移矩阵的求取方法；线性定常系统非齐次方程的求解。线性定常系统能控性、能观性的判别；状态空间表达式的能控标准型和能观标准型；极点配置问题及状态观测器的求解与实现。
现代控制理论第三版教学大纲
现代控制理论第三版教学大纲
课程目标
本课程旨在帮助学生深入理解现代控制理论的基本原理、方法与技术，掌握常见控制系统的设计与分析方法，培养学生的控制理论分析与应用能力。
课程内容
本课程的主要内容包括以下几个部分：
第一部分：绪论
1.控制理论的发展历史与研究现状
2.控制系统的基本概念与结构
3.控制系统的性能指标与评价方法
第二部分：线性系统分析与设计
1.系统数学模型的建立
2.时域分析与绘图方法
3.频域分析与绘图方法
4.系统稳定性分析与设计
5.标准控制器设计方法
第三部分：非线性系统分析与设计
1.非线性系统建模方法
2.系统的相平面分析与设计
3.李雅普诺夫稳定性分析方法
4.异常情况下的系统设计方法
第四部分：现代控制技术
1.高级控制技术（模型预测控制、自适应控制、优化控制、
鲁棒控制等）
2.数字控制系统与PID控制器的实现
3.神经网络控制技术的基本概念与实现方法
4.控制系统的仿真与实验
第五部分：应用案例
1.常见控制系统的案例分析与设计
2.工业控制系统的应用案例分析
课程教学方式
授课方式主要以理论讲解为主，案例分析为辅，重点讲解控制理论及应用的基本原理和方法。尤其在现代控制技术与应用案例方面进行重点培训，鼓励学生自主学习和独立探究。同时，配合教材提供控制系统仿真与实验的课外实践训练。
课程考核方式
1.平时成绩（出勤率、课堂表现、作业成绩等）占30%；
2.课程设计或论文写作占30%；
3.期末考试占40%。
参考教材
1.刘德有等. 现代控制理论. 西安电子科技大学出版社, 2011;
2.刘瑶等. 现代控制系统设计. 高等教育出版社, 2014;
四川大学制造科学与工程学院本科课程《现代控制理论》教学
现代控制理论
四川大学制造科学与工程学院本科课程
《现代控制理论》教学大纲
课程编号：Course Code: 302147020
302147020
课程类型：
Course Type:
选修课
Elective
课程名称：Course Name: 现代控制理论
Modern Control Theory
授课对象：
Audience:
本科三年级学生
Junior
学时/学分：Credit
Hours/Credits 32/2
32/2
授课语言：
Language of
Instruction
中文
Chinese Mandarin
先修课程：Prerequisite: 线性代数、机械制造基础、控制工程基础
Linear Algebra, Basis of Mechanical
Manufactory, Fundamentals of Control
Engineering
开课院系：
Course offered by:
机械工程系
Department of
Mechanical Eng.
适用专业：Intended for: 机械设计制造及其自动化专业
Mechanical Design, Manufacturing and
Automation
授课教师：
Instructor:
大纲执笔人：Edited by: 李敬敏
Jingmin Li
大纲审核人：
Inspected by:
专业负责人
Course Leader
一、课程简介
本课程是机械设计制造及其自动化专业高年级学生的一门专业选修课，是在学习经典控制理论后对现代控制理论的入门教育。随着计算机技术的迅猛发展，对非线性和复杂系统的研究也日益深入和广泛，从控制策略上进行理论上的分析，对被测控对象进行建模和控制是很有必要的。培养学生掌握现代控制理论的思想和分析方法是本课程的重点。
《现代控制理论》课程教学大纲
1-3课程教学大纲
《现代控制理论》教学大纲
一、课程中文名称
现代控制理论
二、课程英文名称
morden control theory
三、课程类别
专业基础课
四、学时与学分
学时：48 学分：3
五、授课对象
自动化、电气自动化专业大三学生
六、先修课程
高等数学、线性代数、复变函数、自动控制原理等
七、后续课程
计算机控制
八、教学目的
《现代控制原理》是自动化专业最基本的专业理论课程，此大纲是根据本专业的教学计划，考虑到本专业的教学特点以及学生进一步学习过程控制系统、计算机控制等课程的需要而编写的，其主要目的是通过本课程的学习，使学生较好的掌握分析和设计控制系统的基本思想和基本方法，提高学生分析问题和解决问题的能力，为以后的课程的学习奠定一定的理论基础。
九、课程讲授内容
第一章：绪论，了解控制理论的发展概况，以及现代控制理论的主要特点，内容和研究方法，复习、补充有关《线性代数》的内容。重点内容：逆矩阵、线性无关与线性相关定义、非齐次方程求解、哈密顿定理、定号性理论等。
第二章 , 控制系统的状态空间表达式: 正确理解线性系统的数学描述，状态空间的基本概念，熟练掌握状态空间的表达式，线性变换。重点内容：状态空间表达式的建立，状态转移矩阵和状态方程的求解，线性变换的基本性质，传递函数矩阵的定义。要求熟练掌握通过传递函数、微分方程和结构图建立电路、机电系统的状态空间表达式，并画出状态变量图，以及能控、能观、对角和约当标准型。难点：状态变量选取的非唯一性，多输入多输出状态空间表达式的建立。
第三章 , 控制系统状态空间表达式的解：本章重点讨论状态转移矩阵的定义、性质和计算方法，从而导出状态方程的求解公式。正确理解线性定常系统状态方程的求解方法，了解线性离散系统状态方程的求解方法。
现代控制理论课程教学大纲概要
《现代控制理论》课程教学大纲
课程名称：现代控制理论/ Modern Control Theory
课程代码：020204
学时：48 学分： 3 讲课学时： 48 上机/实验学时：考核方式：闭卷笔试先修课程：《自动控制理论A》、《线性代数B》
适用专业：自动化
开课院系：电子电气工程学院自动化系
教材：刘豹.现代控制理论. 机械工业出版社，2000.5
主要参考书：
[1] 侯媛彬等. 现代控制理论基础. 北京工业大学出版社，2006.1
[2] 郑大钟. 线性系统理论. 清华大学出版社，2001.6
[3] 胡寿松. 自动控制原理. 国防工业出版社，2002.1
一、课程的性质和任务
本课程是自动化本科专业学生的必修课程，讲述采样控制系统的分析和现代控制理论的基础知识。本课程注重从工程出发，避免过度的数学推导，注重基本概念和基本方法。
二、教学内容和基本要求
第一章绪论
第二章采样控制理论简介
1. 采样器和采样信号
2. 信号的恢复
3. Z变换
4. 采样系统数学模型
5. 采样系统的稳定条件和代数判据
6. 采样系统的稳态误差
7．特征根的分布与过渡过程
8．最少拍采样系统
第三章控制系统的状态空间描述
1. 控制系统中状态的基本概念
2. 控制系统的状态空间表达式
3. 根据系统微分方程建立状态空间表达式
4. 系统传递函数阵与状态空间表达式的相互转换
5. 系统状态空间表达式的特征标准型
6. 离散系统的状态空间表达式
7. 由离散系统的状态空间表达式求脉冲传递函数
第四章线性控制系统分析
1. 线性定常齐次状态方程的解
2. 状态转移矩阵
探测制导与控制技术教学大纲 现代控制理论-教学大纲-2017
《现代控制理论》课程教学大纲
课程代码：110231208
课程英文名称：Modern control theory
课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0
适用专业：探测制导与控制技术
大纲编写（修订）时间：2017.11
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
《现代控制理论》是探测制导与控制专业制导与控制方向的一门必修专业基础课程。该课程通过介绍状态空间模型的建立、系统的运动分析、系统的能控性和能观性、李雅普诺夫稳定性理论、极点配置、状态观测器设计等基于状态空间模型的线性系统分析和综合方法，使学生掌握利用状态空间模型表达系统的结构，求解系统的时间响应，判别系统的能控性与能观性，以及分析复杂系统的稳定性；并能独立进行控制系统的设计，包括解决系统全状态反馈的极点配置问题、系统状态观测器设计等。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求
总的要求是系统地掌握现代控制理论的基本原理及分析问题、解决问题的方法；
1．掌握基于机理模型、微分方程模型、传递函数模型建立状态空间描述的方法；
2. 掌握线性定常连续系统的运动分析和计算；
3. 掌握可控可观测性的基本概念及系统可控可观测性的判别方法；
4. 掌握把系统的状态空间描述转换成各种标准型的方法；
5. 理解对系统进行规范分解的方法；
6.掌握状态反馈控制器的设计方法；
7.掌握状态观测器的设计方法；
8.理解李雅普诺夫稳定性的概念，掌握利用李雅普诺夫第二方法判别非线性系统稳定性的方法。
9.了解最优控制的基本概念；了解线性二次型问题的最优控制
（三）实施说明
1．教学方法：本课程的理论性很强，在教学方法上要注意课堂教学与实践教学的密切结合，注意物理意义的阐述；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《现代控制理论》课程教案大纲
大纲执笔人：李益华大纲审核人：
课程编号：
英文名称：
学分：
总学时：。其中，讲授学时，实验学时，上机学时，实训学时。
适用专业: 自动化专业的本科生
先修课程：高等数学、线性代数、积分变换、电路、电子技术、微机原理与应用、
自动控制原理等
一、课程性质与教案目的
本课程是自动化专业的技术基础课。现代控制理论是经典控制理论的发展理论，从时间划分，现代控制理论处在智能控制理论之前。学生在学习了经典控制理论单输入单输出（）系统的分析设计方法之后，进一步学习现代控制理论，通过学习掌握状态空间分析控制系统动态特性的方法，能够利用极点配置与状态观测理论，初步掌握对控制系统进行分析与综合，对于实现复杂系统的控制奠定理论基础。
二、基本要求
、明确现代控制理论的任务，掌握控制系统状态空间表达式的建立，熟练状态空间表达式的几种转换关系。
、掌握状态转移函数及其状态空间表达式的求解；
、掌握线性控制系统的能控性和能观性的判别方法，理解状态空间表达式的能控标准型和能观标准型，掌握线性系统的结构分解，了解传递函数的实现等。
、掌握李雅普诺夫稳定判据第一方法与第二方法，熟悉李雅普诺夫方法在线性系统与非线性系统中的应用。
、掌握线性定常系统的极点配置、系统镇定、了解系统解耦、状态观测器，利用状态观测器实现状态反馈。
三、重点与难点
重点：求线性时不变连续系统矩阵指数函数；线性时不变连续系统的解；线性时不变连续系统的离散化；线性时不变连续系统能控、能观、约当标准型以及线性变换成标准型；由状态空间
表达式求传递函数矩阵；线性时不变连续系统能控、能观、约当标准型以及线性变换成标准型；由状态空间表达式求传递函数矩阵；通过状态反馈任意配置极点的充要条件及设计方法；系统能镇定的充分充要条件；状态观测器存在的条件及设计方法．
难点：特征向量的求法、线性变换成各种标准型特征向量的求法、线性变换成各种标准型求各种系统的状态转移矩阵、系统状态按能控性、能观性分解的方法、非线性系统李雅普诺夫函数的求法、降维观测器的设计。
四、教案方法
采用理论教案与仿真相结合的原则，同时采用课堂教案、案例教案相结合。
五、课程知识单元、知识点及学时分配
六、实验、上机与实训教案条件及内容
利用计算机对各类习题进行仿真计算
七、作业要求
每次课后均布置相应的习题
八、考核方式与要求
.知识考核
占总成绩的，主要采用期末书面考试的方式评定。期末考试采用闭卷考试。
.能力考核
占总成绩的，其中根据作业、质疑、课堂讨论和自由选题报告等能力、素质评定等占。
九、教材与主要参考书
.推荐教材：
[] 黄辉先主编.现代控制理论[]．湖南大学出版社，年月
.主要参考书：
[] 吴麒主编．自动控制原理(下册) []．清华大学出版社出版社，年月
[]刘豹主编. 现代控制理论[] ．机械工业出版社，年月