《自动控制理论II》课程教学大纲
【课程代码】：22315168
【英文译名】：Automatic Control Theory II
【适用专业】：自动化
【学分数】：2.5
【总学时数】：40
【实践学时】：0
一、本课程教学目的和课程性质
《自动控制理论II》是自动控制理论I的后续课程，是自动化专业的专业基础课。
学生通过本门课程学习，在离散系统分析、单输入单输出线性定常系统的状态空间模型的建立、线性变换及规范化、状态方程的求解、系统可控性与可观测性的研究以及状态反馈与状态观测器的设计等方面具备必要的知识，为学生深入研究线性系统及其他有关现代控制理论的后续课程和从事工业控制系统的设计与改造打好基础。
二、本课程的基本要求
(一) 基本原理
1．熟悉离散系统的基本概念；掌握离散控制系统的理论和分析方法；
2．熟悉状态空间的基本概念及相关术语；
3．会建立系统的状态空间表达式，了解通过线性变换变成标准型法；
4．掌握状态转移矩阵法，会求解线性系统状态方程的解；
5．掌握系统能控性和能观性的概念及判据；
6．掌握状态反馈方法，了解状态观测器；
7．理解控制系统的李雅普诺夫稳定性概念。
(二) 获得以下基本技能
1．初步掌握计算机控制系统设计的理论方法；
2．掌握线性控制系统的状态空间分析法；
3．能用状态空间法进行控制系统的综合设计；
4．基本学会用MATLAB对控制系统进行典型分析。
三、本课程与其他课程的关系(前修课程要求，后继课程等)
前修课程：自动控制理论I，微分方程，线性代数，复变函数
后继课程：运动控制，过程控制，计算机控制系统等
四、课程内容
1．离散控制系统
知识点：计算机控制系统组成；采样过程；采样定理；零阶保持器；Z变换定义及计算方法；Z变换基本定理；Z反变换及计算方法；线性差分方程及求解；环节的脉冲传递函数；闭环脉冲传递函数；(纯)离散系统方框图及其简化；Z平面的稳定性分析；朱利稳定判据；数字控制系统的暂态、稳态、误差分析。
重点：采样定理、零阶保持器；带有零阶保持器环节的脉冲传递函数计算；闭环脉冲传递函数计算；系统性能分析。
难点：绘制(纯)离散系统方框图；典型计算机控制系统设计方法。
2．线性系统的状态空间模型
知识点：状态空间描述的基本概念；线性时不变系统状态空间模型；输入输出描述转换为状态空间模型；状态方程的标准形。
重点：系统状态空间描述；状态空间的标准形。
难点：状态空间的概念及状态方程的建立；状态转移阵和系统性能的关系。
3．线性系统的运动分析
知识点：状态空间描述的传递函数矩阵计算；特征多项式和特征值；线性定常系统的运动分析、状态转移阵、脉冲响应阵；线性连续系统的离散化；离散状态空间分析。
重点：状态转移矩阵及其计算。
难点：状态转移矩阵和系统性能的关系。
4．线性系统的能控性和能观测性
知识点：能控性和能观性的定义；能控标准形和能观标准形；能控性和能观性的判据。
重点：能控性和能观性标准形，能控和能观判据。
难点：能控性和能观性与系统性能之间的关系。
5．线性系统的状态空间综合
知识点：状态反馈和输出反馈；极点配置；状态观测器；引入状态观测器的状态反馈系统特性。
重点：状态反馈、极点配置法设计线性控制系统。
难点：极点配置与系统性能的关系。
6．李雅普诺夫稳定性分析
知识点：李亚普诺夫意义下运动稳定性的基本概念；李亚普诺夫第二法主要定理；系统运动稳定性判据。
重点：李亚普诺夫意义下稳定性的概念及稳定性判据。
难点：李亚普诺夫意义下稳定性的概念的建立。
五、教学方法建议
1．采用启发式与演示（动画）、仿真（MATLAB）相结合的方法；
2．循序渐进，重视基础、强调应用、培养分析能力。
六、考核方式
本课程为考试课。
拟采取结构评分方式，总成绩＝平时成绩 + 期末考试成绩。
平时成绩比例不超过30％。
其中平时成绩主要参考书面作业、课堂测验、以及出勤率等。
期末考试采取闭卷考试的形式，试卷命题以课程教学大纲与知识点范围为依据。
采用“教考分离”考核方式，期末考试题由题库中抽取。
七、其它说明(如习题或作业，实践环节内容和要求)
1．每章均布置一定数量的习题，让学生在课外完成，加深对该课程的理解与掌握；
2．MATLAB辅助分析与仿真的上机实习安排在课外进行。
八、选用教材及主要参考书
1．建议教材
郭圣权,毕效辉.现代控制理论.北京:中国轻工业出版社,2006
2．主要参考书
[1] 王划一.现代控制理论基础.北京:国防工业出版社,2004
[2] 黄家英.自动控制原理.北京:高等教育出版社,2003
[3] 刘豹.现代控制理论.北京:机械出版社,1989
[4] 卢伯英,于海勋译.现代控制工程.北京:电子工业出版社,2000
[5] 胡寿松.自动控制原理.北京:科学工业出版社,2004
九、学时分配
编写负责人：审核人：部门主管领导：。