控制理论基础-《控制理论基础a》教学大纲

控制理论基础A教学大纲课程编号D015220课程名称控制理论基础AFUNDAMENTALSOFCONTROLTHEORYA学分5学时64一、目的与任务本课程是为信息学院自动化专业的主干课程，其任务是使学生掌握线性定常连续时间系统的基本概念和知识，具有系统分析和设计的能力，为在本学科进一步的深入学习和发展打下坚实的基础。二、教学内容及学时分配第一章绪论2学时11自动控制发展简史12自动控制系统的构成13反馈控制原理14控制系统举例第二章动态系统建模8学时21动态系统的数学模型及其用途22系统的分类23动态系统的微分方程模型和状态空间模型231描述系统行为的两个变量232电气系统的建模233机械位移系统的建模234机械传动系统的建模24非线性系统的线性化25线性系统的传递函数模型251LAPLACE变换252由微分方程模型求传递函数253由状态空间模型求传递函数26由传递函数求状态空间模型261JORDAN标准形262可控规范形263可观测规范形27控制系统的方框图模型271方框图的基本单元272方框图化简273闭环系统的传递函数28控制系统的信号流图模型281方框图与信号流图的互换282MASON增益公式29MATLAB工具箱的使用第三章线性定常连续时间系统的运动8学时31线性定常微分方程的解32状态方程的解321齐次状态方程的解322非齐次状态方程的解33状态转移矩阵的求解ATE331状态转移矩阵的性质332基于相似化简的求解法333基于最小多项式理论的求解法334基于LAPLACE变换的求解法34MATLAB工具箱的使用第四章控制系统的特性分析6学时41暂态响应分析411一阶系统的暂态响应412二阶系统的暂态响应413动态性能指标414高阶系统的暂态响应42线性定常连续时间系统的稳定性421稳定性的基本概念422ROUTHHURWITZ判据423参数的稳定域43稳态响应分析431稳态误差的定义432稳态误差系数433关于扰动输入的稳态误差44MATLAB工具箱的使用第五章根轨迹法6学时51根轨迹法的基本概念52根轨迹的基本特性及绘制规则53一些特殊情况的讨论531参数根轨迹532根廓533正反馈系统的根轨迹534条件稳定系统的根轨迹54带传输延迟的系统的根轨迹55闭环零极点的分布与系统性能指标间的关系56MATLAB工具箱的使用第六章基于根轨迹法的控制系统的校正2学时61超前校正62滞后校正63超前滞后校正第七章频率响应分析12学时71控制系统频率响应的基本概念711频率响应函数712频率响应函数的图示法72NYQUIST稳定性判据721映射定理722NYQUIST稳定性判据723NYQUIST图724NYQUIST稳定性判据应用举例725开环增益的稳定域73控制系统的稳定裕量74BODE图741基本单元的BODE图7420,1,2型系统的BODE图743最小相位与非最小相位系统744由BODE图确定控制系统的稳定性和稳定裕量75闭环频率响应751单位反馈系统的闭环频率响应752闭环频率响应与时域暂态响应间的关系753等增益和等相位轨迹76NICHOLS图77MATLAB工具箱的使用第八章基于频率响应的控制系统的校正2学时81串联超前校正82串联滞后校正83串联超前滞后校正84PID控制器的ZIEGLERNICHOLS参数整定规则85MATLAB工具箱的使用第九章控制系统的状态空间分析10学时91状态可控性911状态可控性定义912状态可控性的代数判据和PBH判据913规范形系统的可控性92状态可观测性921状态可观测性定义922状态可观测性的代数判据和PBH判据923规范形系统的可观测性924对偶原理和对偶系统93相似变换与规范形931相似变换与可控规范形932相似变换与可观测规范形94状态空间的分解941状态空间按可控性的分解942状态空间按可观测性的分解943状态空间的KALMAN分解95状态可控性和可观测性的频域判据951零极相消对可控性、可观测性的影响952串联系统的可控性和可观测性953并联系统的可控性和可观测性954反馈系统的可控性和可观测性96MATLAB工具箱的使用第十章控制系统的状态空间设计8学时101闭环系统的极点配置1011状态反馈1012极点配置问题的可解性充要条件1013ACKERMAN公式1014可镇定性和镇定问题1015输出反馈102带状态观测器的状态反馈1021状态观测器及其用途1022状态可观测性和全维观测器的设计1023分离性原理1024可检测性和稳定观测器的设计103控制系统的内稳定性和镇定器的YOULA公式104调节器问题和内模原理105MATLAB工具箱的使用三、考核与成绩评定通过笔试考试和平时作业来评定成绩。四、大纲说明打“”号部分为选择内容。五、教科书与参考书1KATSUHIKOOGATAMODERNCONTROLENGINEERING4THEDITIONMPRENTICEHALLINTE