《自動控制原理I2》課程教學大綱

1、自動控制原理I2課程教學大綱一、課程基本信息課程代碼：04110110課程名稱：自動控制原理I2 課程英文名稱：Control System PrincipleI2課程所屬單位：電氣信息工程系自動化教研室 課程面向?qū)I(yè)：電氣工程與自動化，自動化課程類型：必修課 先修課程：自動控制原理1、線性代數(shù)學分：3.5 總學時：60 理論學時：56 實驗學時：4 二、課程性質(zhì)與目的本課程為理工科院校電氣與自動化專業(yè)重要的必修專業(yè)基礎課，是自動控制系統(tǒng)、自適應控制、智能控制等專業(yè)課程的先修課程。通過本課程的學習,培養(yǎng)學生分析、設計控制系統(tǒng)的能力，熟練掌握MatLab軟件在控制系統(tǒng)的應用。通過實踐性教學環(huán)節(jié)的

2、訓練，培養(yǎng)學生工程實踐能力。三、課程教學內(nèi)容與要求第七章：線性離散系統(tǒng)的分析與校正（一）主要內(nèi)容：1、了解信號的離散化與信號保持器；2、正確理解和掌握Z變換定理，閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)；3、熟練掌握離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性的分析方法與穩(wěn)態(tài)誤差的求解方法；4、熟練掌握動態(tài)性能分析，離散系統(tǒng)的數(shù)字校正方法。（二）重點：1、閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的求??；2、穩(wěn)定性分析及校正方法。（三）難點：閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的求法及數(shù)字校正參數(shù)的設定。第八章：非線性控制系統(tǒng)分析（一）主要內(nèi)容：1、了解非線性特性對系統(tǒng)的影響；2、熟練掌握相平面法及描述函數(shù)法。（二）重點：1、奇點及奇線的分析與確定；2、自激振蕩存在性及自振參數(shù)的確定。（三

3、）難點：相軌跡繪制與分析。第九章（1）：緒論（一）主要內(nèi)容：了解控制理論的發(fā)展概況，以及現(xiàn)代控制理論的主要特點、內(nèi)容和研究方法，復習、補充有關(guān)線性代數(shù)的內(nèi)容。（二）重點：逆矩陣、線性無關(guān)與相關(guān)定義、非齊次方程求解、哈密頓定理等。第九章（2）：狀態(tài)空間的基本方法（一）主要內(nèi)容：1、正確理解線性系統(tǒng)的數(shù)學描述，狀態(tài)空間的基本概念；2、熟練掌握狀態(tài)空間的表達式，線性變換，線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解方法；3、了解線性離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解方法。（二）重點：1、狀態(tài)空間表達式的建立；2、狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和狀態(tài)方程的求解；3、線性變換的基本性質(zhì)；4、傳遞函數(shù)矩陣的定義。要求熟練掌握通過傳遞函數(shù)、微分方程和結(jié)構(gòu)

4、圖建立電路、機電系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式，并畫出狀態(tài)變量圖，以及可控、可觀、對角和約當標準型。（三）難點：1、狀態(tài)變量選取的非唯一性；2、多輸入多輸出狀態(tài)空間表達式的建立。第九章（3）：可控性與可觀性（一）主要內(nèi)容：1、正確理解線形定常連續(xù)和離散系統(tǒng)可控性與可觀性的基本概念與判據(jù)；2、熟練掌握可控標準型與可觀標準型，對偶原理，規(guī)范分解。（二）重點：1、可控、可觀的含義和定義；2、線形定常系統(tǒng)可控、可觀的各種判據(jù)；3、線性變換的不變性。（三）難點：1、可達性和可檢測性；2、格蘭姆矩陣判據(jù)、PBH秩判據(jù)和約當規(guī)范型判據(jù)。第九章（4）：線性系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)（一）主要內(nèi)容：1、理解傳遞函數(shù)的實現(xiàn)問題；2、

5、熟練掌握狀態(tài)反饋與輸出反饋，極點配置，狀態(tài)觀測器設計方法以及分離原理，降維觀測器設計。（二）重點：1、實現(xiàn)與最小實現(xiàn)的特點和性質(zhì)；2、狀態(tài)反饋與輸出反饋的基本結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和有關(guān)定理；3、單輸入、多輸出系統(tǒng)的極點配置；4、全維與降維觀測器的設計；5、狀態(tài)反饋與觀測器的工程應用。（三）難點：1、最小實現(xiàn)的定義和求解方法；2、狀態(tài)反饋與輸出反饋實現(xiàn)的充要條件；3、帶觀測器的閉環(huán)反饋系統(tǒng)設計第九章（5） 李雅普洛夫穩(wěn)定性理論（一）主要內(nèi)容：1、正確理解穩(wěn)定性基本概念和李雅普洛夫意義穩(wěn)定性概念；2、熟練掌握李氏第一法,李氏第二法；3、掌握線性系統(tǒng)漸近穩(wěn)定性分析和離散系統(tǒng)漸近穩(wěn)定性分析方法。（二）重點：1、

6、李雅普諾夫第一、第二法的主要定義與定理；2、李雅普諾夫函數(shù)；3、線性定常系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性定理與判別；4、李雅普諾夫方程；5、漸近穩(wěn)定性的分析與判別。（三）難點：1、李雅普諾夫函數(shù)的構(gòu)造與選取；2、離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性定理及穩(wěn)定判據(jù)。四、學時分配學時分配表序號教學內(nèi)容(按章填寫)學 時課堂講授實驗課習題課討論課其它1第七章：線性離散系統(tǒng)的分析與校正122第八章：非線性控制系統(tǒng)分析10223第九章（1）：緒論24第九章（2）：狀態(tài)空間的基本方法85第九章（3）：可控性與可觀性86第九章（4）：線性系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)627第九章（5） 李雅普洛夫穩(wěn)定性理論62小計5244比例86%7%7%合計60五

7、、教學環(huán)節(jié)與教學要求：本課程以課堂理論教學為主干，運用多媒體技術(shù)手段進行教學，積極改進教學方法和手段，在控制理論的教學中，注重啟發(fā)式教學，并大量采用最新原版教材中的控制系統(tǒng)分析和設計示例，培養(yǎng)學生分析、設計控制系統(tǒng)的能力。采用MATLAB及SIMULINK作為輔助教學軟件，注重培養(yǎng)學生的軟件技能和工程實踐能力。除課堂理論教學以外，還配以習題錯誤分析、試題精解、考研試題精選分析。各章節(jié)布置的習題有：第七章：習題7-1（2），7-3，7-8（1），（3），7-10，7-11，7-13，7-16，7-18，7-21，7-23 ；第八章：習題8-9，8-17；第九章：習題9-3，9-4，9-11，9-

8、17 (2)，(5)，9-20，9-26 9-29，9-30，9-34，9-35。答疑方式除了固定的答疑時間以外，還有考試前的復習課和集中聯(lián)合答疑。本課程配有多樣先進的實驗儀器設備、豐富的可供選擇的實驗內(nèi)容以及科學的實驗管理體系，并充分利用已有的教學資源Matlab軟件包，使教學效果更上了一個臺階。六、課程考核辦法：自動控制原理2考核方法：考試內(nèi)容覆蓋第七章至第九章的主要內(nèi)容。試題包括基本概念，基本理論計算；一些重要的公式要記?？荚嚪绞綖殚]卷，占總評成績70%；平時成績以作業(yè)、和課程設計為主，占總評成績20%；實驗成績以實驗操作和實驗報告為主，占總評成績10%。七、教材與主要參考書：1胡壽松主編，自動控制原理（第四版），科學出版社，2002年2 Richard C. Dorf and Robert H. Bishop：Modern