“现代控制理论”课程标准
招生对象： 高中毕业生及同等学力者 教学时数： 48H 学历层次： 本科 修业年限： 全日制四年 适用专业： 自动化 一、课程概述
1．课程定位
本课程为自动化专业的一门专业基础课程。现代控制理论是在经典控制理论的基础上发展起来的一门控制技术，解决了经典控制理论不能解决的问题，对现代技术的发展有很大的影响，被广泛应用在各个自动化领域。
本课程的先修课为：电路、高等数学、线性代数、积分变换、自动控制原理等。
2．设计思路
（1）内容设计 根据南昌航空大学应用型本科人才培养方案，结合我校实际，本课程在教学内容选取上以够用为原则，主要有绪论、控制系统状态空间表达式、控制系统状态空间表达式的解、线性系统能控性和能观测性、稳定性和李雅谱诺夫方法和控制系统综合等6个模块。
（2）教学设计 依据本课程特点，本课程在教学上主要以教授为主，辅以一定量的作业，作业批改率80%，在讲授控制系统综合时可以通过matlab进行仿真和分析。考核由期末考查和平时作业考勤组成，期末考查占70%，平时作业与考勤占30%。
二、课程目标
通过学习，要求学生掌握现代控制的基本理论，使学生掌握线性系统的状态空间法、系统稳定性分析、系统的能控性与能观测性、系统的最优控制等系统理论的基础知识，为分析更复杂的自动化系统奠定基础。
三、内容标准及实施建议 1．课题/项目安排及学时分配
在设计思路的基础上，依据南航航空大学应用型本科自动化专业人才培养方案，确定本课程由以下6个授课模块构成，每个模块可是分配如下
课程代码： 8030108 学分数： 3.0 制订人： 吴印华
表1 课题/项目安排表 课题/项目序号 1 2 3 4 5 6 绪论 控制系统状态空间法 控制系统状态空间表达式的解 线性控制系统的能控性和能观性 稳定性和李雅谱诺夫定理 控制系统综合 合计 课题/项目名称 学时H 2 10 10 10 8 8 48
2．课题/项目内容及实施
在设计思路基础上，依据南昌航空大学应用型本科人才培养方案，结合本课程的实际情况，形成课题/项目教学设计表。
表2 课题/项目1教学设计表 课题/项目1 绪论 1.了解控制理论的发展 2.掌握分析动态系统的方法 教学目标 学时H 2 1.控制理论的发展 2.分析动态系统的方法 教学内容 重点难点 教学实施 重点：掌握控制理论的发展过程以及各个阶段的应用范围 步骤 内容 方法、资源运用 课时 建议 1 2 控制理论的发展 分析动态系统的方法 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 1 1 场地：普通教室 教学资源 设备、工具等：投影 资料：课件，教案 考核评价 无
表2课题/项目2教学设计表 课题/项目2 控制系统状态空间表达式 1.认识状态变量及状态空间表达式 2.理解状态空间表达式的模拟结构图 3.会建立状态空间表达式 教学目标 4.熟悉状态向量的线性变换 5.能从状态空间表达式求传递函数阵 6.了解离散时间系统的状态空间表达式 7.了解时变系统和非线性系统的状态空间表达式 1.状态变量及状态空间表达式 2.状态空间表达式的模拟结构图 3.状态空间表达式的建立 教学内容 4.状态向量的线性变换 5.从状态空间表达式求传递函数阵 6.离散时间系统的状态空间表达式 7.时变系统和非线性系统的状态空间表达式 学时H 10 重点难点 重点：线性定常系统状态空间表达式的建立，通过习题加强 难点：离散、时变和非线性系统的状态空间表达式 步骤 1 2 3 4 5 6 7 内容 状态变量及状态空间表达式 状态空间表达式的模拟结构图 状态空间表达式的建立 状态向量的线性变换 从状态空间表达式求传递函数阵 离散时间系统的状态空间表达式 时变系统和非线性系统的状态空间表达式 方法、资源运用 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 课时 1 1 2 2 1 1 2 教学实施 建议 场地：普通教室 教学资源 设备、工具等：投影 资料：课件，教案 考核评价的重点项目、内容、标准、方式； 考核评价
表4课题/项目3教学设计表 课题/项目3 控制系统状态空间表达式的解 学时H 10 1.理解线性定常齐次状态方程的解（自由解） 2.会计算矩阵指数函数—状态转移矩阵 教学目标 3.能计算线性定常系统非齐次方程的解 4.能计算离散时间系统状态方程的解 5.连续时间状态空间表达式的离散化 1.线性定常齐次状态方程的解（自由解） 2.矩阵指数函数—状态转移矩阵 教学内容 3.线性定常系统非齐次方程的解 4. 离散时间系统状态方程的解 5.连续时间状态空间表达式的离散化 重点难点 重点：线性定常系统状态空间表达式的解 难点：离散、时变和非线性系统的状态空间表达式的解 步骤 1 2 3 4 5 内容 线性定常齐次状态方程的解（自由解 矩阵指数函数—状态转移矩阵 线性定常系统非齐次方程的解 离散时间系统状态方程的解 连续时间状态空间表达式的离散化 方法、资源运用 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 课时 2 2 2 2 2 教学实施 建议 场地：普通教室 教学资源 设备、工具等：投影 资料：课件，教案 考核评价的重点项目、内容、标准、方式； 考核评价
表5课题/项目4教学设计表 课题/项目4 线性系统能控性和能观测性 1.理解线性定常系统的能控性和能观性概念 2.会应用线性定常系统的能控性和能观性判据 教学目标 3.了解离散、时变系统的能控性和能观性 4.会求取状态空间表达式的能控标准型和能观标准型 5.熟悉线性系统的结构分解 1.线性定常系统的能控性和能观性概念 2.线性定常系统的能控性和能观性判据 教学内容 3.离散、时变系统的能控性和能观性 4.状态空间表达式的能控标准型和能观标准型 5.线性系统的结构分解 重点难点 重点：能控性和能观测性判断 难点：线性系统结构的分解 步骤 1 2 3 4 5 内容 线性定常系统的能控性和能观性概念 线性定常系统的能控性和能观性判据 离散、时变系统的能控性和能观性 .状态空间表达式的能控标准型和能观标准型 线性系统的结构分解 方法、资源运用 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 课时 2 2 2 2 2 学时H 10 教学实施 建议 场地：普通教室 教学资源 设备、工具等：投影 资料：课件，教案 考核评价的重点项目、内容、标准、方式； 考核评价
表6课题/项目5教学设计表 课题/项目5 稳定性和李雅谱诺夫方法 1.了解李雅普诺夫关于稳定性的定义 2.会应用李雅普诺夫第一方法 教学目标 3.会应用李雅普诺夫第二方法 4.李雅普诺夫方法在线性系统中的应用 1.李雅普诺夫关于稳定性的定义 2.李雅普诺夫第一方法 教学内容 3.李雅普诺夫第二方法 4.李雅普诺夫方法在线性系统中的应用 重点：李雅普诺夫第二方法及其在线性系统中的应用 难点：李雅普诺夫方法在线性系统中的应用 步骤 1 教学实施 建议 3 4 李雅普诺夫第二方法 李雅普诺夫方法在线性系统中的应用 2 内容 李雅普诺夫关于稳定性的定义 李雅普诺夫第一方法 方法、资源运用 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 课时 2 2 2 2 学时H 8 重点难点 场地：普通教室 教学资源 设备、工具等：投影 资料：课件，教案 考核评价
表7课题/项目6教学设计表
课题/项目6 控制系统综合 1.了解线性反馈控制系统的基本结构及其特性 2.能解决极点配置问题 教学目标 3.会设计状态观测器 4.能利用状态观测器实现状态反馈的系统 1.线性反馈控制系统的基本结构及其特性 2.极点配置问题 教学内容 3.状态观测器 4.利用状态观测器实现状态反馈的系统 重点：线性反馈控制系统的极点配置和状态观测器 难点：线性反馈控制系统的极点配置和状态观测器 步骤 1 教学实施 建议 2 3 内容 线性反馈控制系统的基本结构及其特性 极点配置问题 状态观测器 方法、资源运用 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 讲授，启发式，研究式 课时 2 2 2 学时H 8 重点难点 4 利用状态观测器实现状态反馈的系统 讲授，启发式，研究式 2 场地：普通教室 教学资源 设备、工具等：投影 资料：课件，教案 考核评价
四、考核评价
考核由期末考查和平时作业考勤组成，期末考查占70%，平时作业与考勤占30%。
五、教学实施条件
1．师资基本条件 本课程教师应具备较强的线性系统理论基础、控制理论和控制工程实践经验，同时具备扎实的数学功底。
2．实践教学条件：无
3．教学资源条件：课件，讲义，投影 六、其它建议和说明
1．刘豹著：《现代控制理论》，机械工业出版社，2011年，第3版。 2．张莲著：《现代控制理论》，清华大学出版社，2008年，第1版。 3．于长官著：《现代控制理论》，哈尔滨工业大学出版社，2005年，第3版。
