现代控制理论
现代控制理论
1000+ 人选课
更新日期:2026/04/01
开课平台学银在线
开课高校河北大学
开课教师姜萍付磊宗晓萍
学科专业工学自动化类
开课时间2026/02/27 - 2026/07/18
课程周期21 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

这门课会讲什么?

  根据控制理论的发展过程,自动控制原理可划分为经典控制理论和现代控制理论。这两部分其教学目标均是从理论上设计满足工程要求的控制系统,但其数学模型和分析方法不同,因此其适用的系统和设计方法也有所区别。
  现代控制理论以状态空间表达式作为描述系统运动的数学模型,应用时间域分析方法(状态空间分析法)分析、设计控制系统。课程主要内容包括:系统运动的状态空间表达式;系统的运动即状态空间表达式的解;系统的能控性、能观性和稳定性分析;线性连续时不变系统的综合与设计。
  为了建立联系理论与实际应用的桥梁,课程增加了基于MATLAB的系统仿真设计,包括:系统的建模和模型转换,系统的稳定性、能控性和能观性分析,系统综合与设计。最后,以倒立摆控制系统设计为例,从机理分析建模、模型的线性化、到系统分析以及基于状态观测器的状态反馈系统设计及仿真,循序渐进,使同学们熟悉和掌握工程设计软件的应用,进一步验证控制理论的原理以及系统的综合设计方法。

你将收获什么?

  通过本课程的学习,不但要使学生系统地掌握现代控制的基本原理以及控制系统的建模、分析、综合和设计的基本思想和基本方法外,熟悉系统仿真与设计软件的应用,还要进一步培养学生分析复杂工程问题和解决问题的能力,为后续专业课程的学习奠定一定的基础。


适合什么人学习?

     该课程适合自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等专业本科学生以及控制相关专业技术人员的学习,要求其具有高等数学 、工程数学、自动控制原理(经典控制部分)等课程基础。 

课程大纲

课程章节

  • 系统状态空间表达式
  • 状态空间表达式的解
  • 线性控制系统的能控性和能观性
  • 系统运动的稳定性与李雅普诺夫方法
  • 线性定常系统的综合
  • 系统仿真与工程案例

系统状态空间表达式

1.1 经典控制与现代控制

1.2 状态空间表达式及其模拟结构图

1.3 状态空间表达式的建立(一)

1.4 状态空间表达式的建立(二)

1.5 线性变换

1.6 线性变换为约旦标准型

1.7 状态空间表达式求传递函数

1.8 作业题

状态空间表达式的解

2.1 线性定常齐次状态方程的解

2.2 矩阵指数函数的计算

2.3 非齐次状态方程的解

2.4 作业题

线性控制系统的能控性和能观性

3.1 能控性的定义及判别

3.2 能观性的定义及判别

3.3 能控性和能观性的对偶关系

3.4 状态空间表达式的能控标准型和能观标准型

3.5 线性系统的结构分解

3.6 能控性和能观性与传递函数的关系

3.7 作业题

系统运动的稳定性与李雅普诺夫方法

4.1 Lyapunov稳定定义

4.2 Lyapunov第一法(间接法)

4.3 Lyapunov第二法(直接法)

4.4 作业题

线性定常系统的综合

5.1 系统综合问题、线性反馈系统的基本结构及其特征

5.2 系统的极点配置(一)

5.3 系统的极点配置(二)

5.4 系统镇定

5.5 状态观测器及其设计

5.6 降维状态观测器

5.7 带有状态观测器的状态反馈系统

5.8 作业题

系统仿真与工程案例

6.1 基于Matlab的系统建模、分析与设计

6.2 案例教学-倒立摆系统的建模、分析与设计

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