《離散控制原理》課程教學大綱（本科）

1、離散控制原理（Discrete Control Principle）課程代碼：（無需填寫）學分：2學時：32 （其中：課堂教學學時：32實驗學時：0上機學時：0課程實踐學時:0 ）先修課程：自動控制原理；現(xiàn)代控制理論適用專業(yè)：自動化教材：（離散時間控制系統(tǒng)，尾形克彥，電子工業(yè)出版社，2014年）一、課程性質(zhì)與教學目標（一）課程性質(zhì)專業(yè)選修課（二）教學目標（需包括知識、能力與素質(zhì)方面的內(nèi)容）離散控制原理系統(tǒng)介紹離散時間控制系統(tǒng)的基本概念、基礎(chǔ)理論及分析和 設(shè)計方法。通過本課程的學習，使學生初步掌握離散控制原理的基本知識及其分析方法, 對控制理論有更全面的了解，為后續(xù)專業(yè)課和畢業(yè)設(shè)計打好理論基礎(chǔ)。

2、課程的具體目標 如下：.知識方面離散時間控制系統(tǒng)研究中必需的z變換理論；離散時間系統(tǒng)的z平面分析方法，包 括沖激采樣、數(shù)據(jù)保持、采樣定理、脈沖傳遞函數(shù)和數(shù)字濾波器等；利用傳統(tǒng)方法進行 離散時間控制系統(tǒng)設(shè)計；離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析方法；極點配置和觀測器設(shè)計， 包括可控性、可觀測性、極點配置、狀態(tài)觀測器和伺服系統(tǒng)；離散時間控制系統(tǒng)設(shè)計的 多項式方程法；有限階和無限階二次型最優(yōu)控制問題。.能力與素質(zhì)方面掌握離散時間控制系統(tǒng)的基本概念、基礎(chǔ)理論以及分析和設(shè)計方法，并且具備一定 運用所學理論知識解決相關(guān)實際控制問題的能力。二、課程內(nèi)容與教學要求（按章撰寫）第一章緒論（一）教學內(nèi)容.引言.數(shù)字控制系統(tǒng)

3、.量化和量化誤差.數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換和分配系統(tǒng)（二）教學要求了解本課程的學習意義；掌握幾類典型離散控制系統(tǒng)。（三）重點與難點.重點數(shù)字控制系統(tǒng)，量化與量化誤差，數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換。.難點量化，數(shù)據(jù)的采集與轉(zhuǎn)換。第二章z變換（一）教學內(nèi)容Z變換初等函數(shù)的z變換z變換的重要性質(zhì)和定理z反變換利用z變換法解差分方程（二）教學要求.熟練掌握Z變換與Z反變換；.掌握z變換的重要性質(zhì)。（三）重點與難點.重點Z變換與Z反變換，Z變換的重要性質(zhì)和定理。.難點Z變換與Z反變換，Z變換的重要性質(zhì)和定理。第三章離散時間控制系統(tǒng)的Z平面分析（一）教學內(nèi)容.沖激采樣和數(shù)據(jù)保持.求解z變換的卷積積分法.由采樣信號還原連續(xù)信號.脈

4、沖傳遞函數(shù).數(shù)字控制器與數(shù)字濾波器的實現(xiàn)（二）教學要求.正確理解沖激采樣和數(shù)據(jù)保持的概念。.掌握卷積積分法，掌握由采樣信號還原連續(xù)信號。.掌握脈沖傳遞函數(shù)。（三）重點與難點.重點沖激采樣和數(shù)據(jù)保持，卷積積分法，采樣信號還原連續(xù)信號，脈沖傳遞函數(shù)。.難點卷積積分法，數(shù)字控制器與數(shù)字濾波器的實現(xiàn)。第四章離散時間控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)設(shè)計方法（一）教學內(nèi)容l.s平面到z平面的映射.z平面內(nèi)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析.暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析.根軌跡設(shè)計法.頻率響應(yīng)設(shè)計法.解析設(shè)計法（二）教學要求掌握離散時間控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)分析與設(shè)計方法。（三）重點與難點.重點z平面內(nèi)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析，解析設(shè)計法。

5、2灘點根軌跡設(shè)計法，頻率響應(yīng)設(shè)計法，解析設(shè)計法。第五章狀態(tài)空間分析（一）教學內(nèi)容.離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示法.脈沖傳遞函數(shù)矩陣.連續(xù)時間狀態(tài)空間方程的離散化.李雅普諾夫穩(wěn)定性分析（二）教學要求.掌握離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示法。.掌握脈沖傳遞函數(shù)矩陣和連續(xù)時間狀態(tài)空間方程的離散化。.掌握李雅普諾夫穩(wěn)定性分析方法。（三）重點與難點.重點脈沖傳遞函數(shù)矩陣和連續(xù)時間狀態(tài)空間方程的離散化，李雅普諾夫穩(wěn)定性分析方 法。.難點李雅普諾夫穩(wěn)定性分析。第六章極點配置和觀測器設(shè)計（一）教學內(nèi)容.可控性、可觀性.狀態(tài)空間分析和設(shè)計中的有用變換.極點配置設(shè)計.狀態(tài)觀測器.伺服系統(tǒng)（二）教學要求.正確理解離散時間系

6、統(tǒng)可控性與可觀性概念。.掌握狀態(tài)空間分析和設(shè)計中的有用變換。.掌握極點配置設(shè)計和狀態(tài)觀測器設(shè)計。（三）重點與難點.重點極點配置設(shè)計和狀態(tài)觀測器設(shè)計。.難點極點配置設(shè)計和狀態(tài)觀測器設(shè)計，伺服系統(tǒng)。第七章控制系統(tǒng)設(shè)計的多項式方程法（一）教學內(nèi)容.丟番圖方程.控制系統(tǒng)設(shè)計的多項式方程法.模型匹配控制系統(tǒng)的設(shè)計（二）教學要求.理解丟番圖方程。.掌握離散時間控制系統(tǒng)設(shè)計的多項式方程法。.掌握模型匹配控制系統(tǒng)的設(shè)計。（三）重點與難點L重點控制系統(tǒng)設(shè)計的多項式方程法。.難點控制系統(tǒng)設(shè)計的多項式方程法O第八章二次型最優(yōu)控制系統(tǒng)（一）教學內(nèi)容.二次型最優(yōu)控制.穩(wěn)態(tài)二次型最優(yōu)控制.伺服系統(tǒng)的二次型最優(yōu)控制（二）教

7、學要求.理解二次型最優(yōu)控制。.掌握穩(wěn)態(tài)二次型最優(yōu)控制和伺服系統(tǒng)的二次型最優(yōu)控制。（三）重點與難點.重點二次型最優(yōu)控制和伺服系統(tǒng)的二次型最優(yōu)控制。.難點二次型最優(yōu)控制和伺服系統(tǒng)的二次型最優(yōu)控制。三、教學形式與學時分配（按序填寫）教學形式及學時分配課堂教學實驗上機課程實踐小計第一章22第二章33第二早34第四章44第五章33第八早66第七章55第八章66合計3232注：課程實踐學時按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計劃列入表格。四、主要教學方法講授法、討論法。五、課程考核考核方式或途徑考核要求考核權(quán)重備注平時作業(yè)完成1020個習題，主要考核學生對每 節(jié)課知識點的復(fù)習、理解和掌握度，計 算全部作業(yè)的平均成績再按15%計入 總成績；以隨機的形式，在每章內(nèi)容進 行中或結(jié)束后，隨堂測試13題，主要 考核學生課堂的聽課效果和課后及地 復(fù)習消化本章知識的能力，最后按5% 計入課程總成績。20%根據(jù)平 時作業(yè) 得分取 平均值期末考試試卷題型包括計算題、分析題和綜合應(yīng) 用題3大類，以卷面成績的80%計入課 程總成績。80%注：1 .考核方式或途徑主要包括課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、階段測試、期中考試、期末考試、大作 業(yè)、小論文、工程設(shè)計和作品等。.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式（開卷、閉卷）、工程設(shè)計要求等。.實驗工程考核要求需說明對預(yù)習報告、實驗操作、實驗報告等考核要求。.考核權(quán)重指該考核方