現(xiàn)代控制理論教案?一、課程基本信息1.課程名稱(chēng)：現(xiàn)代控制理論2.課程類(lèi)型：專(zhuān)業(yè)核心課3.授課對(duì)象：自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生4.學(xué)分/學(xué)時(shí)：3學(xué)分/48學(xué)時(shí)5.課程目標(biāo)：使學(xué)生掌握現(xiàn)代控制理論的基本概念、方法和技術(shù)，能夠運(yùn)用現(xiàn)代控制理論分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維和工程實(shí)踐能力。二、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排第一章緒論（2學(xué)時(shí)）1.教學(xué)目標(biāo)了解現(xiàn)代控制理論的發(fā)展歷程和研究?jī)?nèi)容。掌握現(xiàn)代控制理論與經(jīng)典控制理論的區(qū)別與聯(lián)系。2.教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代控制理論的起源與發(fā)展現(xiàn)代控制理論的主要內(nèi)容現(xiàn)代控制理論與經(jīng)典控制理論的比較3.教學(xué)方法講授法舉例說(shuō)明第二章控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述（8學(xué)時(shí)）1.教學(xué)目標(biāo)掌握狀態(tài)、狀態(tài)變量和狀態(tài)空間的概念。學(xué)會(huì)建立線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式。理解狀態(tài)空間表達(dá)式的解。2.教學(xué)內(nèi)容狀態(tài)空間的基本概念線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程狀態(tài)空間表達(dá)式的建立方法狀態(tài)空間表達(dá)式的解3.教學(xué)方法講授法課堂練習(xí)第三章線性系統(tǒng)的能控性與能觀性（8學(xué)時(shí)）1.教學(xué)目標(biāo)掌握能控性和能觀性的基本概念。學(xué)會(huì)判別線性定常系統(tǒng)的能控性和能觀性。理解能控標(biāo)準(zhǔn)形和能觀標(biāo)準(zhǔn)形。2.教學(xué)內(nèi)容能控性和能觀性的定義能控性判據(jù)能觀性判據(jù)能控標(biāo)準(zhǔn)形和能觀標(biāo)準(zhǔn)形3.教學(xué)方法講授法案例分析第四章線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析（6學(xué)時(shí)）1.教學(xué)目標(biāo)掌握李雅普諾夫穩(wěn)定性的基本概念。學(xué)會(huì)用李雅普諾夫第一法和第二法分析線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2.教學(xué)內(nèi)容李雅普諾夫穩(wěn)定性的定義李雅普諾夫第一法李雅普諾夫第二法3.教學(xué)方法講授法數(shù)值計(jì)算第五章線性系統(tǒng)的綜合與設(shè)計(jì)（12學(xué)時(shí)）1.教學(xué)目標(biāo)掌握線性系統(tǒng)狀態(tài)反饋和輸出反饋的基本概念。學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋和輸出反饋控制器，使系統(tǒng)具有期望的性能。理解極點(diǎn)配置的概念和方法。2.教學(xué)內(nèi)容狀態(tài)反饋和輸出反饋極點(diǎn)配置線性二次型最優(yōu)控制3.教學(xué)方法講授法課程設(shè)計(jì)第六章非線性系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）1.教學(xué)目標(biāo)了解非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)和分析方法。掌握相平面法和描述函數(shù)法。2.教學(xué)內(nèi)容非線性系統(tǒng)的基本概念相平面法描述函數(shù)法3.教學(xué)方法講授法仿真演示第七章最優(yōu)控制理論（6學(xué)時(shí)）1.教學(xué)目標(biāo)掌握最優(yōu)控制的基本概念和性能指標(biāo)。學(xué)會(huì)用變分法和龐特里亞金極大值原理求解最優(yōu)控制問(wèn)題。2.教學(xué)內(nèi)容最優(yōu)控制的基本概念性能指標(biāo)變分法龐特里亞金極大值原理3.教學(xué)方法講授法理論推導(dǎo)三、教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法講授法：系統(tǒng)講解課程的基本概念、原理和方法。案例分析法：通過(guò)實(shí)際案例分析，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用。討論法：組織學(xué)生進(jìn)行課堂討論，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。實(shí)驗(yàn)教學(xué)法：安排實(shí)驗(yàn)課程，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論知識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。2.教學(xué)手段多媒體教學(xué)：利用PPT、動(dòng)畫(huà)等多媒體手段，直觀展示教學(xué)內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)：提供課程資料、作業(yè)、討論區(qū)等，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)和交流。仿真軟件：使用MATLAB等仿真軟件，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和設(shè)計(jì)。四、考核方式1.平時(shí)成績(jī)（30%）出勤情況（10%）：曠課一次扣5分，遲到、早退一次扣2分。作業(yè)完成情況（10%）：按時(shí)完成作業(yè)，認(rèn)真批改，根據(jù)作業(yè)質(zhì)量評(píng)分。課堂表現(xiàn)（10%）：包括課堂提問(wèn)、討論、回答問(wèn)題等情況。2.期末考試成績(jī)（70%）閉卷考試，考試時(shí)間為120分鐘。題型包括選擇題、填空題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題和證明題等。五、教材及參考資料1.教材《現(xiàn)代控制理論》，劉豹，唐萬(wàn)生主編，機(jī)械工業(yè)出版社。2.參考資料《現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)》，程鵬主編，國(guó)防工業(yè)出版社。《線性系統(tǒng)理論》，鄭大鐘主編，清華大學(xué)出版社。《最優(yōu)控制理論與設(shè)計(jì)》，胡壽松主編，科學(xué)出版社。MATLAB控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真，朱仁慶主編，電子工業(yè)出版社。六、教學(xué)進(jìn)度安排|周次|教學(xué)內(nèi)容|學(xué)時(shí)||||||1|緒論|2||23|控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述|8||45|線性系統(tǒng)的能控性與能觀性|8||6|線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析|6||78|線性系統(tǒng)的綜合與設(shè)計(jì)|12||9|非線性系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)|6||10|最優(yōu)控制理論|6||1112|課程設(shè)計(jì)|12|七、課程設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)題目基于狀態(tài)反饋的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.設(shè)計(jì)要求建立直流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)空間模型。設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋控制器，使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能。利用MATLAB進(jìn)行仿真分析。3.設(shè)計(jì)步驟查閱資料，了解直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和數(shù)學(xué)模型。建立直流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)空間表達(dá)式。確定性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋控制器。利用MATLAB進(jìn)行仿真，分析系統(tǒng)的性能。撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。4.考核方式課程設(shè)計(jì)報(bào)告（70%）：包括設(shè)計(jì)目的、原理、步驟、結(jié)果分析等內(nèi)容。答辯（30%）：學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行陳述，回答教師提問(wèn)。八、教學(xué)反思在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)注重理論