课程简介
《现代控制理论》是自动化、电气工程及其自动化及其电大类其他专业的一门专业基础课，是自动控制理论的一个重要组成部分，主要通过系统的状态空间描述，对控制系统进行分析和设计。课程主要介绍控制系统的状态空间模型、能控性及能观测性、状态反馈、状态观测器、稳定性等方面的内容。通过本课程的学习，使学生能够全面掌握线性系统理论的基本原理和基本设计方法，对现代控制方法与发展方向有较全面的了解，为学生从事控制工程、电气工程领域的理论研究和工程设计工作打下坚实的基础。
课程大纲
第一章现代控制理论概述
1.1现代控制理论概述
1.2线性系统理论的基本内容
控制系统的状态空间描述
2.1 状态变量及状态空间表达式的基本概念
2.2 根据物理机理建立状态空间表达式
2.3 由传递函数建立状态空间表达式-传递函数中不含有零点
2.4 由传递函数建立状态空间表达式-传递函数中含有零点
2.5 由传递函数建立状态空间表达式-传递函数只含单实极点
2.6 由传递函数建立状态空间表达式-传递函数含重极点
2.7由结构图建立状态空间表达式
2.8状态空间表达式的非奇异变换
2.9将A化为约当标准型
2.10组合系统状态空间表达式的建立
2.11从状态空间表达式求传递函数矩阵
线性系统的运动分析
3.1 线性定常齐次状态方程的求解
3.2 矩阵指数函数及状态转移矩阵
3.3 线性定常非齐次状态方程的求解
线性系统的能控性和能观测性
4.1 能控性和能观测性的概念
4.2 线性定常系统能控性的判定定理-秩判据
4.3 线性定常系统能控性的判定定理-PBH定理
4.4 线性定常系统能控性的判定定理--对角阵与约当阵判定定理
4.5 完全能观测的充分必要条件
4.6 能观测性秩判据
4.7 能控性、能观测性与传递函数的关系
4.8 连续时间线性时不变系统的结构分解-能控性分解
4.9 连续时间线性时不变系统的结构分解-能观测性分解
李雅普诺夫稳定性分析
5.1 李雅普诺夫稳定性的概念
5.2 李雅普诺夫第一法
5.3 李雅普诺夫第二法
5.4 线性定常系统李雅普诺夫稳定性分析
系统综合
6.1 状态反馈与极点配置
6.2 输出反馈
6.3 全维状态观测器及其设计
6.4 带状态观测器的状态反馈系统
习题课
7.1 状态空间模型习题
7.2 线性系统时域分析习题
7.3 系统能控性和能观测性习题
7.4 控制系统设计及稳定性习题
1.1现代控制理论概述
1.2线性系统理论的基本内容
控制系统的状态空间描述
2.1 状态变量及状态空间表达式的基本概念
2.2 根据物理机理建立状态空间表达式
2.3 由传递函数建立状态空间表达式-传递函数中不含有零点
2.4 由传递函数建立状态空间表达式-传递函数中含有零点
2.5 由传递函数建立状态空间表达式-传递函数只含单实极点
2.6 由传递函数建立状态空间表达式-传递函数含重极点
2.7由结构图建立状态空间表达式
2.8状态空间表达式的非奇异变换
2.9将A化为约当标准型
2.10组合系统状态空间表达式的建立
2.11从状态空间表达式求传递函数矩阵
线性系统的运动分析
3.1 线性定常齐次状态方程的求解
3.2 矩阵指数函数及状态转移矩阵
3.3 线性定常非齐次状态方程的求解
线性系统的能控性和能观测性
4.1 能控性和能观测性的概念
4.2 线性定常系统能控性的判定定理-秩判据
4.3 线性定常系统能控性的判定定理-PBH定理
4.4 线性定常系统能控性的判定定理--对角阵与约当阵判定定理
4.5 完全能观测的充分必要条件
4.6 能观测性秩判据
4.7 能控性、能观测性与传递函数的关系
4.8 连续时间线性时不变系统的结构分解-能控性分解
4.9 连续时间线性时不变系统的结构分解-能观测性分解
李雅普诺夫稳定性分析
5.1 李雅普诺夫稳定性的概念
5.2 李雅普诺夫第一法
5.3 李雅普诺夫第二法
5.4 线性定常系统李雅普诺夫稳定性分析
系统综合
6.1 状态反馈与极点配置
6.2 输出反馈
6.3 全维状态观测器及其设计
6.4 带状态观测器的状态反馈系统
习题课
7.1 状态空间模型习题
7.2 线性系统时域分析习题
7.3 系统能控性和能观测性习题
7.4 控制系统设计及稳定性习题