非线性与离散系统

《非线性与离散系统》课程教学大纲

Nonlinear and Discrete Control System

课程编号：2000492 学时数：32

适用专业：电气工程及其自动化学分数：2学分

执笔者：王艳邱瑞昌编写日期：2002.5

一、课程的性质和目的

课程性质：非线性离散控制系统是电气工程及其自动化专业的技术基础选修课之一。

主要目的：培养学生

１、掌握非线性控制系统、离散控制系统的分析方法；

２、学会使用非线性环节改善系统的动态性能及用离散系统的理论分析数字系统；

３、掌握典型非线性环节及采样系统的实验方法，获得实验技能的基本训练。

4．了解非线性控制系统和离散控制系统的发展方向。

二、课程教学内容

第一章非线性控制系统

内容：理解非线性控制系统的基本概念及其与线性控制系统的区别，掌握非线性控制系统的两种分析方法 描述函数法和相平面法；学会利用非线性特性改善系统的动态性能。了解如何运用计算机对非线性系统进行辅助分析和设计。

重点：描述函数法、相平面法。

难点：运用两种分析法分析非线性系统。

作业：9个。

自学内容：典型环节描述函数的求取，（自学不占课时，但要考试）。自学前给出求取描述函数的一般方法，自学后布置作业检验自学效果。

课堂讨论：如何利用非线性特性改善控制系统的动态性能。

实验环节：非线性控制系统的综合与校正、采样控制系统设计实验。

第二章线性离散控制系统

理解采样过程的数学描述，掌握采样定理，会确定采样周期；掌握信号如何恢复和保持，会运用Ｚ变换求取系统的脉冲传递函数；会分析线性离散系统的稳定性；学会运用时域分析法分析离散系统；了解数字控制器的模拟化和数字化的设计方法。

重点：采样定理、信号的采样和保持、Ｚ变换、脉冲传递函数、离散系统的稳定性。

难点：采样过程、离散系统的稳定性、数字控制器的设计。

作业：8个。

自学内容：Z变换与Z的反变换，（自学不占课时，但要考试）。自学前对内容作简要介绍，自学后布置作业检验自学效果。

课堂讨论：数字控制器的设计方法。

实验环节：采样控制系统的校正

三、课程教学的基本要求

本课程的教学环节包括：自学、课堂讲授、自制多媒体电子课件、习题课、课外作业、实验。通过本课程各个教学环节的教学，重点培养学生的自学能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力。

（一）课堂讲授

1、教学方法：

采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；精选教学内容，精讲多练；思考题和课外作业为主，调动学生学习的主动性。

2、教学手段：

课堂讲授与电子教案授课相结合，开展CAI课件的研制、引进和应用、研制多媒体教学系统。

3、计算机的应用：

在模拟非线性系统、离散系统仿真实验的同时，适当安排学生上机使用MATLAB软件作数字仿真实验。

4、外语的要求

在讲授过程中，给出各章节主要专业名词的英语单词，通过本课的学习，学生可接触到80个左右专业名词的英语单词。如：Nonlinear time-invaried Control System（非线性时不变控制系统） saturation nonlinearity（饱和非线性） dead-zone nonlinearity （死区非线性） backlash nonlinearity（间隙非线性） describing function（描述函数） phase plane （相平面）phase portraits（相轨迹） singular points（奇点）limit cycles（极限环） Linear time-invariant discrete System（线性离散时不变系统） difference equations（差分方程） z-transform（Z变换） inverse z-transform （Z反变换）sampled data（采样） data reconstruction （信号保持）pulse transfer function（脉冲传递函数） zero-order hold（零阶保持器） digital filter（数字滤波器） discrete system stability （离散系统的稳定性）

（二）教学辅助资料

《自动控制原理习题集》，引导学生复习和自学。实验指导书，非线性离散系统试题库。

（三）实验环节

两个设计性实验。

(四)习题课、

第一章:4个。第二章4个

(五)作业方面

1、目的：

巩固讲授的基本理论知识；培养解题能力和技巧；学会分析非线性系统和离散系统，了解数字控制器的设计方法。

2 、课外习题内容：

第一章 9个。第二章8个。

(六)考试环节

考试形式采用笔试，题型有：填空、选择、问答、计算。

四、本课程与其它课程的联系与分工

本课程的先修课为：电路基础、电机拖动及其控制系统、自动控制原理等。后续课程《现代控制理论》、《最优控制》、《过程控制》、《计算机控制》、《控制系统的计算机仿真》等。

五、建议教材及教学参考书：

1、吴麒主编,《自动控制原理》清华大学出版社

2、戴忠达,《自动控制理论基础》清华大学出版社

3、Feedback Control Systems Phillips PRENTICE HALL Cliffs,New Jersey 07632

4、非线性离散系统实验指导书

六、对教师的基本要求：

1、熟练掌握非线性时不变系统和线性离散系统的分析方法，了解这两种系统的发展方

向，同时了解非线性时变系统和非线性离散系统的基本分析方法。