自动控制理论三教学大纲

自动控制理论三教学大纲课程中文名称：自动控制理论Ι（二）课程英文名称：AutomaticControlTheoryΙ（2）课程编号：204T0591学分：2学时：32（其中：讲课学时：32实验学时：0实践学时：0）先修课程：高等数学Ⅰ（一）/（二）、线性代数I、复变函数与积分变换II、大学物理V（一）/（二）、电路原理II、电子技术基础（一）/（二）、电机与拖动适用专业：自动化课程类别：专业核心课/必修使用教材：刘豹主编.现代控制理论(第三版)[M].北京:机械工业出版社，2011.开课单位：电气与新能源学院课程简介：请补充内容一、课程性质《自动控制理论》是自动化专业的专业核心课与学位课。自动控制理论是研究自动控制系统普遍规律的科学。它侧重于从理论的角度，系统地阐述自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，介绍对自动控制系统从建模、分析、到设计、应用的各种原理、思想和方法。《自动控制理论I（二）》主要讲授现代控制理论基础。二、教学目标：课程目标1：从控制科学的内容、方法、思维多个层面对学生进行价值塑造，帮助学生树立良好的人生观价值观，培养学生的爱国情怀、创新能力、科学思维和探索习惯。课程目标2：能够应用自动控制理论的专业知识对复杂自动控制系统进行正确规范表述，理解复杂自动控制系统的基本原理、普遍方法和通用规律。课程目标3：能运用能够应用数学、自然科学和工程科学的基本知识对复杂自动控制系统建立状态空间表达式并求解。课程目标4：能根据被测/控对象特征和控制性能要求，运用现代控制理论的方法，识别和判断现代自动化工程应用问题，正确表达和分析现代控制工程应用问题，体现出综合分析能力。课程目标5：了解影响复杂自动控制系统的各种因素，掌握复杂控制系统的基本设计方法和技术，最终达到控制目标。能根据技术和环境的变化，通过学习提高综合设计能力，具有终生学习能力。三、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求毕业要求指标点课程目标对毕业要求的支撑关系1．工程知识指标点1.2：能够运用数学、自然科学、工程科学的知识对自动化系统工程的具体对象建立数学模型并求解。指标点1.4：能够将数学、自然科学、工程科学的知识和数学模型方法用于自动化系统专业工程问题解决方案的比较与综合。支撑目标：课程目标2，课程目标3，课程目标52.问题分析指标点2.1：能运用相关科学原理，识别和判断自动化系统复杂工程问题的关键环节。指标点2.2：能基于科学原理和数学模型正确表达自动化系统复杂工程问题。指标点2.4：能运用基本原理，借助文献研究，分析过程的影响因素，获得有效结论。支撑目标：课程目标1，课程目标2，课程目标3，课程目标412.终身学习指标点12.1能在社会发展的大背景下，认识到自主和终身学习的必要性。指标点12.2具有自主学习的能力，包括对技术问题的理解能力，归纳总结的能力和提出问题的能力等。支撑目标：课程目标1，课程目标2，课程目标5四、教学内容及要求所列学时数不足32学时第一章控制系统的状态空间描述（6学时）1.教学内容（1）现代控制理论的产生与发展，与经典控制理论的差异（2）状态变量、状态空间描述的概念（3）状态空间描述的建立方法（4）状态结构图的构建（5）状态空间描述的线性变换及标准型（6）由传递函数求状态空间描述2.重点难点：状态空间描述的概念与求取3.考核要点：用各种方法求取状态空间表达式4.教学方法：课堂讲授5.作业安排：1-1，1-2，1-3，1-7；另行布置其他与本次教学相关的作业。第二章状态方程的求解（4学时）1.教学内容（1）线性定常齐次状态方程的求解（2）状态转移矩阵的定义及性质（3）状态转移矩阵的计算方法（4）线性定常非齐次状态方程的求解2.重点难点：状态转移矩阵的定义及计算3.考核要点：状态转移矩阵的计算4.教学方法：课堂讲授5.作业安排：2-3，2-4，2-6；另行布置其他与本次教学相关的作业。第三章线性定常系统的能控性与能观性（5学时）1.教学内容（1）能控性、能观性的定义（2）能控性、能观性的判别法（3）对偶原理（4）能控性、能观性与传递函数的关系（5）线性系统结构分解的基本方法2.重点难点：能控性、能观性的定义与判别；线性系统结构分解3.考核要点：能控性、能观性的判别；线性系统的结构分解4.教学方法：课堂讲授5.作业安排：3-1，3-7，3-8，3-11，3-12；另行布置其他与本次教学相关的作业。第四章李雅普诺夫稳定性分析（4学时）1.教学内容（1）系统稳定的基本概念（2）李雅普诺夫稳定性定义（3）李雅普诺夫稳定性定理（4）李雅普诺夫稳定性第二法（5）线性系统的李亚普洛夫稳定性分析2.重点难点：李雅普若夫稳定性及李雅普若夫第二法3.考核要点：李雅普若夫第二法、线性系统的李亚普洛夫稳定性分析4.教学方法：课堂讲授5.作业安排：4-1，4-2，4-3；另行布置其他与本次教学相关的作业。第五章线性定常系统的综合（5学时）1.教学内容（1）线性反馈控制系统的基本结构形式及特点（2）状态反馈的基本属性（3）极点配置问题（4）状态观测器的定义及其设计方法（5）利用观测器实现状态反馈的设计方法2.重点难点：状态反馈，状态观测器，带观测器的状态反馈3.考核要点：状态反馈求解极点配置问题4.教学方法：课堂讲授5.作业安排：5-1，5-3，5-10；另行布置其他与本次教学相关的作业。五、学时分配及对毕业要求指标点的支撑章节教学内容学时分配（不足32学时）支撑的课程目标讲课实验实践第1章控制系统的状态空间描述现代控制理论的产生与发展，与经典控制理论的差异；状态变量、状态空间描述的概念；状态空间描述的建立方法；状态空间描述的线性变换及标准型；由传递函数求状态空间描述。600课程目标1课程目标2课程目标3第2章状态方程的求解线性定常齐次状态方程的求解；状态转移矩阵的定义及性质；状态转移矩阵的计算方法；线性定常非齐次状态方程的求解。400课程目标1课程目标2课程目标3第3章线性定常系统的能控性与能观性能控性、能观性的定义；能控性、能观性的判别法；对偶原理；能控性、能观性与传递函数的关系；线性系统结构分解的基本方法。500课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4第4章李雅普诺夫稳定性分析系统稳定的基本概念；李雅普诺夫稳定性定义；李雅普诺夫稳定性定理；李雅普诺夫稳定性第二法；线性系统的李亚普洛夫稳定性分析。400课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4第5章线性定常系统的综合线性反馈控制系统的基本结构形式及特点；状态反馈的基本属性；极点配置问题；状态观测器的定义及其设计方法；利用观测器实现状态反馈的设计方法。500课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5六、考核方式及成绩评定标准1、课程考核方式：课程考试占60%，平时成绩占40%。平时成绩包括线上成绩（25%）和线下成绩（75%）。支撑毕业要求课程目标与指标点的对应，建议参考学院给的《电力电子技术》教学大纲，便于考试和课程目标达成情况分析课程目标考核与评价方式合计平时成绩（40%）期末考试（60%）线上成绩（含线上SPOC作业及测试成绩等）线下成绩（含课堂考勤、课堂互动、课堂讨论、纸质作业等）课程考试指标点2.1,2.2,2.4，12.1课程目标113610指标点1.2，1.4，2.1,2.2,2.4，12.1，12.2课程目标2261220指标点1.2，2.2课程目标3271322指标点2.1,2.2,2.4课程目标4381728指标点1.4，12.1，12.2课程目标5261220总分占比%103060100说明：根据实际情况，每个课程目标的成绩比例可以在上下10%的范围内浮动，但必须保证总成绩为100分。2、课程成绩评定标准课程目标考核要求评分标准高于预期达到预期低于预期优秀良好合格不合格课程目标1课堂考勤、课程总结拓展（10）9~107~860~5课程目标2线上线下测试、课堂互动、课后作业、课堂讨论、期末考试（20）18~2016~1712~150~11课程目标3线上线下测试、课堂互动、课后作业、课堂讨论、期末考试（22）20~2218~1913~170~12课程目标4线上线下测试、课堂互动、课后作业、课堂讨论、期末考试（28）26~2822~2517~210~16课程目标5线上线下测试、课堂互动、课后作业、课堂讨论、期末考试（20）18~2016~1712~150~11七、参考书目：1.绪方胜彦.Mode