现代控制系统分析与设计教学大纲.doc

《现代控制系统分析与设计》教学大纲
课程编号:S0506001Q
课程名称:现代控制系统分析与设计
英文译名: Analysis and Design of Modern Control System
开课院系:电气工程系任课教师:陈宏钧,陈平,李久胜
先修课程: 线性代数自动控制原理
适用学科范围:电气工程
学时: 36 (讲课28学时+仿真8学时) 学分:2
开课学期:第一学年秋季学期开课形式:课堂讲授
一、课程教学目的
本门课是电气工程学科研究生的必修课,作为电气工程学科的,学生通过本门课的学习掌握控制系统的分析方法,了解学习常用的控制方法的基本思想、适用范围和主要结论,为学生深入学习相关理论和相关方法打下基础,能够运用本门课理论及方法给出方案,并通过仿真验证,然后在实际系统设计中给与应用,从而培养学生掌握基础理论和解决实际问题的能力。
二、课程的主要内容
本门课分两部分介绍控制系统分析和设计方法,分别介绍线性系统分析方法、非线性系统的分析方法、稳定性分析方法,并介绍常用的控制系统设计方法、主要结论点和适用范围,各章内容设置如下:
第一篇:系统分析工具
线性系统分析
状态变量与线性系统模型
状态空间模型,约当规范型,控制器规范型,系统的实现,状态方程及求解
线性系统分析
能控性、能观性、对偶原理
线性系统状态反馈和观测器设计
状态反馈的概念,输出反馈,极点配置,状态反馈的等效简化,基于状态反馈的控制系统设计,观测器设计,全阶观测器,降阶观测器,观测器在状态反馈系统中的应用
Kalman滤波器设计
Kalman滤波器的数学描述,Kalman滤波器的递推算法,适用Kalman滤波器的注意事项, Kalman滤波器示例分析
第二章非线性控制系统分析
非线性系统的特点与描述
非线性系统的特点,存在性,非线性系统的定义与描述方法,仿射非线性系统
状态方程解的存在性和唯一性
不动点原理,存在唯一性定义,非线性自治系统,非线性系统的无源性
二阶非线性系统分析
相平面法,奇点附近轨线的特性,极限环
非线性系统的坐标变换
非线性系统的坐标变换,映射,微分同胚,向量场,李导数与李括号,非线性系统的线性化标准型
第三章系统稳定性分析
稳定性物理意义
李亚普诺夫稳定性
李亚普诺夫稳定性的定义,李亚普诺夫稳定性定理,全局渐近稳定问题,不稳定性定理,时变系统的稳定性,线性定常系统的稳定性,按第一次近似确定非线性系统的稳定性,构造李亚普诺夫函数的方法,向量李亚普诺夫函数,非线性大系统的稳定性,绝对稳定性
输入-输出稳定性
定义,输入-输出稳定性与李亚普诺夫稳定性的关系,L稳定性,小增益定理
第二篇控制系统设计方法
第四章线性系统状态反馈
极点配置控制理论发展概述,各种控制的框架,先进控制理论的应用,控制理论的发展。
第五章最优控制
最优控制问题