控制系统性能评价课程教学大纲

1、控制系统性能评价课程教学大纲课程编号：50420821课程名称：控制系统性能评价 英文名称：Performance Assessment of Control Loops课程类别： 专业限选课学 分：2学 时：40开课学期：二开课周次：1-10开课教研室：控制理论与系统教研室任课教师及职称：张金芳 讲师先修课程： 随机过程与数理统计分析，控制理论适用专业： 控制理论与控制工程 系统工程课程目的和基本要求：本课程设置的目的使硕士研究生在已修随机过程与数理统计分析和控制理论的基础上，进一步掌握控制系统性能评价的有关理论与方法以及应用这些理论与方法进行控制系统性能评价的实用技能。通过课程学习要求学生

2、系统掌握单变量系统反馈控制器性能评价，多变量系统反馈控制器性能评价，前馈-反馈控制器性能评价，非最小相位系统的性能评价理论与方法以及这些理论与方法在系统性能评价中的应用。教学中强调教学内容的新颖性和实用性，强调理论联系实际，加强案例教学和课堂讨论，培养学生运用相关理论解决实际问题的能力。课程主要内容： 本课程总学时40学时，全部课程内容分十章，各章具体内容、学时分配及基本要求如下：第一章 控制系统性能评价估概述 (2学时)内容：介绍控制系统性能评价的发展和基本内容。要求学生掌握：控制系统性能评价的发展、意义、主要内容与方法。第二章 单变量系统反馈控制器性能评价 （4学时）内容：单变量系统反馈控

3、制器性能评价方法及应用举例。要求学生掌握：反馈控制器，单入单出过程的FCOR算法，应用单变量系统反馈控制器的性能评价方法进行实际系统的性能评价。第三章 多变量过程：预备知识 （2学时）内容：介绍多变量过程的预备知识。要求学生掌握：多变量过程的知识，相关矩阵的概念。第四章 单位相关矩阵和最小方差控制（4学时）内容：主要介绍单位相关矩阵和最小方差控制律要求学生掌握：单位相关矩阵；最小方差控制律；加权单位相关矩阵和奇异LQ控制。第五章 单位相关矩阵的估计 （6学时）内容：介绍单位相关矩阵的估计方法及工业应用。要求学生掌握：相关矩阵阶次的确定；单位相关矩阵的分界；闭环条件下相关矩阵的估计；数值秩；如何

4、应用于实验室规模的过程和工业过程。第六章 反馈控制器性能评价简单关联矩阵（4学时）内容：主要介绍多变量系统的反馈控制器的最小方差不变性以及性能评价的FCOR方法。要求学生掌握：多变量系统反馈控制器的最小方差不变性；FCOR方法；将性能评价方法应用于系统，并进行仿真研究。第七章 反馈控制器的性能评价对角关联矩阵 （6学时）内容：介绍反馈控制器在关联矩阵为对角阵时系统的性能评价。要求学生掌握：反馈控制器最小方差项的不变性；非最小相零点的影响；FCOR算法；采样间隔对性能度量的影响；将性能评价方法应用于头箱控制系统系统。第八章 反馈控制器的性能评价 一般形式的关联矩阵 （4学时）内容：介绍反馈控制器

5、在关联矩阵为一般形式时系统的性能评价。要求学生掌握：反馈控制器最小方差不变性以及如何从日常操作数据中分离；关联矩阵为一般形式时，系统评价的FCOR方法；将FCOR性能评价方法应用于仿真例子和工业过程。第九章 前馈-反馈控制器性能评价 （4学时）内容：介绍多变量系统前馈-反馈控制器的性能评价。要求学生掌握：最小方差前馈反馈控制基准性能；用最小方差前馈反馈控制作为基准对反馈控制器进行性能评价。第十章 非最小相位系统的性能评价 （4学时）内容：介绍非最小相位系统的性能评价方法。要求学生掌握：一般的单位关联矩阵；多入多出过程非最小相位过程的性能评价：以容许最小方差控制为基准进行性能评价，容许最小方差控制的替代证明使用教材：Performance Assessment of Control Loops-Theory and Application，BiaoHuang and Sirish L.Shah，Springer，1999年参考书目：Introduction to Stochastic Control Theory， Astrom, k., New York Academic Press，1970.考试方式：课程以讲授为