《自动控制理论II》教学大纲

PAGE《自动控制理论II》课程编号：课程名称：自动控制理论II；TheTheoryofAutomaticControlII学时：56学分：3.5先修课程：《自动控制理论I》目的与任务《自动控制理论》是自动化和电气工程及其自动化专业本科生的主干专业基础课，由《自动控制理论I》和《自动控制理论II》两部分组成。《自动控制理论II》的任务是使学生掌握线性定常离散时间系统、非线性系统和最优控制系统的基本概念和知识，具有系统分析和设计的能力。为本学科进一步的深入学习和发展打下坚实的基础。教学内容及学时分配离散控制系统(10学时)§1-1绪论§1-2离散控制系统的建模1.1.2.21.2.3离散控制系统§1-3离散控制系统的频域描述1.3.11.3.21.3.3离散控制系统的§1-4离散控制系统的特性分析1.4.1离散控制系统的暂态特性分析1.4.2稳定性定义及其判据1.4.3离散控制系统的稳态误差分析§1-5离散控制系统的状态空间分析与设计1.5.1可控性分析1.5.2可观测性分析1.5.3离散控制系统的最小实现1.5.4离散控制系统的平衡实现*1.5.5状态反馈1.5.6状态观测器及带状态观测器的状态反馈§1-6基于I/O特性的设计校正1.6.1极点配置法1.6.2最小拍设计1.6.3无纹波最小拍设计非线性控制系统(10学时)§2-1概述§2-2描述函数法2.2.1非线性特性的描述函数2.2.2描述函数的解析计算2.2.3自激振荡及其稳定性分析2.2.3强迫振荡§2-3相平面法2.3.1奇点及其分类2.3.2相轨迹绘制的解析方法2.3.3等倾线方法§2-4极限环的存在性判据*第三章稳定性理论(8学时)§3-1基础知识3.1.1中3.1.23.1§3-2局部稳定性理论3.2.1Lyapunov直接法3.2.2一阶近似法§3-3渐进稳定域和全局稳定性3.3.1Lyapunov直接法3.3.2线性系统的稳定性§3-4Lyapunov函数的构造3.4.1Schultz-Gibson变量梯度法3.4.2Krasovskii法§3-5频域稳定性判据3.5.1绝对稳定性3.5.23.5.3圆判据第四章最优控制系统(28学时)§4-1最优控制与变分法4.1.1最优控制问题的数学描述4.1.2函数空间中的度量4.1.3泛函与4.1.4Euler方程4.1.5有约束的变分问题§4-2Pontryagin最小值原理与Hamilton-Jacobi理论4.2.1Pontryagin最4.2.2Hamilton-Jacobi理论§4-3线性二次最优控制系统4.3.1有限时间线性二次4.3.2有限时间线性二次4.3.3无限时间线性二次调节器：Riccati方程及其镇定解4.3.44.3.5线性二次最优跟踪调节§4-4Bellman动态规划4.4.14.4.2最优性原理4.4.3§4-5最优离散时间控制系统4.5.1离散时间系统的4.5.2最优离散二次状态调节器4.5.3最优离散系统的Bellman动态规划§4-6H无穷最优控制理论简介4.6.14.6.2模型匹配问题4.6.3Hankel算子与模型逼近理论4.6.4一类H无穷控制问题的考核与成绩评定统一英文命题，英文答题。通过笔试考试和平时作业来评定成绩。大纲说明本大纲以不低于教育部自动化专业教学指导委员会制定的《自动控制原理》课程教学基本要求为原则，适当考虑我校双语教学改革需求而制定。教科书与参考书[1]吴麒.自动控制原理，（第二版）清华大学出版社，2006年10月[2]胡寿松.自动控制原理，（第四版）科学出版社，北京，2001年2月[3]钟秋海.现代控制理论，高等教育出版社，北京，2005年2月[4]KatsuhikoOgata,ModernControlEngineering(4rdEdition),Pretice-HallInternational,Inc.清华大学出版社，北京，2006年2月[5]RichardC.Dorf,RobertH.Bishop.ModernControlSystems(NinthEdition).科学出版社，北京，2005年9月[6]J.-J.Slotin,WeipingLi.AppliedNonlinearControl.机械工业出版社，北京，2004年10月[7]D.S.Naidu.OptimalControlSystems.CRCPress,BocaRatonLondonNewYorkWashington英文课程介绍《TheTheoryofAutomaticControlII》CourseCode:******CourseName:TheTheoryofAutomaticControlIClassHour:56Credit:4CourseDescriptionTheTheoryofAutomaticControlisoneofthemainspecializedcorecoursesforundergraduatestudentsmajoringinAutomationandElectricalEngineering&Automation.Itconsistsoftwoparts:TheTheoryofAutomaticControlIandTheTheoryofAutomaticControlII.Theobjectiveofthiscourseistofamiliarizestudentswiththebasicconceptsandknowledgeoflineartime-invariantdiscretecontrolsystems,nonlinearcontrolsystemsandoptimalcontrolsystems.Themaintopicsofthiscourseincludeanalysisanddesignoflineardiscrete-timecontrolsystems;toolsforanalyzingnonlinearsystems,suchasthedescribingfunctionandthephaseplanemethods;Lyapunovstabilitytheory;optimalcontrolsystemstheoryiscomprisedofthevariationalcalculus,Euler-Lagrangeequation,PontryaginminimumprincipleandHamilton-Jacobitheory,linearquadraticoptimalcontrolsystems,Bellmandynamicprogrammingapproach.AshortintroductiontotheH