“现代控制理论＂课程案例教学探索

现代控制理论实验报告

实验报告 ( 2016-2017年度第二学期) 名称：《现代控制理论基础》题目：状态空间模型分析院系：控制科学与工程学院班级： ___ 学号： __ 学生姓名： ______ 指导教师： _______ 成绩：日期： 2017年 4月 15日

线控实验报告一、实验目的： l.加强对现代控制理论相关知识的理解； 2.掌握用 matlab 进行系统李雅普诺夫稳定性分析、能控能观性分析；二、实验内容 1 第一题：已知某系统的传递函数为G (s) S23S2 求解下列问题：（1）用 matlab 表示系统传递函数 num=[1]; den=[1 3 2]; sys=tf(num,den); sys1=zpk([],[-1 -2],1); 结果： sys = 1 ------------- s^2 + 3 s + 2 sys1 = 1 ----------- (s+1) (s+2) （2）求该系统状态空间表达式： [A1,B1,C1,D1]=tf2ss(num,den); A = -3-2 10 B = 1 C = 0 1

第二题：已知某系统的状态空间表达式为： 321 A ,B,C 01：10 求解下列问题：（1）求该系统的传递函数矩阵：（2）该系统的能观性和能空性：（3）求该系统的对角标准型：（4）求该系统能控标准型：（5）求该系统能观标准型：（6）求该系统的单位阶跃状态响应以及零输入响应：解题过程：程序： A=[-3 -2;1 0];B=[1 0]';C=[0 1];D=0; [num,den]=ss2tf(A,B,C,D); co=ctrb(A,B); t1=rank(co); ob=obsv(A,C); t2=rank(ob); [At,Bt,Ct,Dt,T]=canon(A,B,C,D, 'modal' ); [Ac,Bc,Cc,Dc,Tc]=canon(A,B,C,D, 'companion' ); Ao=Ac'; Bo=Cc'; Co=Bc'; 结果：（1） num = 0 01 den = 1 32 （2）能控判别矩阵为： co = 1-3 0 1 能控判别矩阵的秩为： t1 = 2 故系统能控。（3）能观判别矩阵为： ob = 0 1

现代控制理论课程设计心得【模版】

宁波理工学院现代控制理论课程设计报告题目打印机皮带驱动系统能控能观和稳定性分析项目成员史旭东童振梁沈晓楠专业班级自动化112 指导教师何小其分院信息分院完成日期 2014-5-28

目录 1. 课程设计目的 (4) 2.课程设计题目描述和要求 (4) 3.课程设计报告内容 (4) 3.1 原理图 (4) 3.2 系统参数取值情况 (5) 3.3 打印机皮带驱动系统的状态空间方程 (5) 4. 系统分析 (8) 4.1 能控性分析 (8) 4.2 能观性分析 (8) 4.3 稳定性分析 (9) 5. 总结 (11)

项目组成员具体分工

打印机皮带驱动系统能控能观和稳定性分析课程设计的内容如下： 1.课程设计目的综合运用自控现代理论分析皮带驱动系统的能控性、能观性以及稳定性，融会贯通并扩展有关方面的知识。加强大家对专业理论知识的理解和实际运用。培养学生熟练运用有关的仿真软件及分析，解决实际问题的能力，学会应用标准、手册、查阅有关技术资料。加强了大家的自学能力，为大家以后做毕业设计做很好的铺垫。 2.课程设计题目描述和要求 (1)环节项目名称：能控能观判据及稳定性判据 (2)环节目的： ①利用MATLAB分析线性定常系统的可控性和客观性。 ②利用MATLAB进行线性定常系统的李雅普诺夫稳定性判据。 (3)环节形式：课后上机仿真 (4)环节考核方式：根据提交的仿真结果及分析报告确定成绩。 (5)环节内容、方法： ①给定系统状态空间方程，对系统进行可控性、可观性分析。 ②已知系统状态空间方程，判断其稳定性，并绘制出时间响应曲线验证上述判断。 3.课程设计报告内容 3.1 原理图在计算机外围设备中，常用的低价位喷墨式或针式打印机都配有皮带驱动器。它用于驱动打印头沿打印页面横向移动。图1给出了一个装有直流电机的皮

现代控制理论课程报告

- 现代控制理论课程总结学习心得从经典控制论发展到现代控制论,是人类对控制技术认识上的一次飞跃。现代控制论是用状态空间方法表示,概念抽象,不易掌握。对于《现代控制理论》这门课程，在刚拿到课本的时候，没上张老师的课之前，咋一看，会认为开课的内容会是上学期学的控制理论基础的累赘或者简单的重复，更甚至我还以为是线性代数的复现呢！根本没有和现代控制论联系到一起。但后面随着老师讲课的风格的深入浅出，循循善诱，发现和自己想象的恰恰相反，张老师以她特有的讲课风格，精心准备的 ppt 课件，向我们展示了现代控制理论发展过程，以及该掌握内容的方方面面，个人觉得，我们不仅掌握了现代控制理论的理论知识，更重要的是学会了掌握这门知识的严谨的逻辑思维和科学的学习方法，对以后学习其他知识及在工作上的需要大有裨益，总之学习了这门课让我受益匪浅。由于我们学习这门课的课时不是很多，并结合我们学生学习的需求及所要掌握的课程深入程度，张老师根据我们教学安排需要，我们这学期学习的内容主要有： 1.绪论；2.控制系统的状态表达式；3.控制系统状态表达式的解；4.线性系统的能空性和能观性；5.线性定常系统的综合。而状态变量和状态空间表达式、状态转移矩阵、系统的能控性与能观性以及线性定常系统的综合是本门课程的主要学习内容。当然学习的内容还包括老师根据多年教学经验及对该学科的研究的一些深入见解。在现代科学技术飞速发展中,伴随着学科的高度分化和高度综合,各学科之间相互交叉、相互渗透,出现了横向科学。作为跨接于自然科学和社会科学的具有横向科学特点的现代控制理论已成为我国理工科大学高年级的必修课。经典控制理论的特点经典控制理论以拉氏变换为数学工具，以单输入－单输出的线性定常系统为主要的研究对象。将描述系统的微分方程或差分方程变换到复数域中，得到系统的传递函数，并以此作为基础在频率域中对系统进行分析和设计，确定控制器的结构和参数。通常是采用反馈控制，构成所谓闭环控制系统。经典控制理论具有明显的局限性，突出的是难以有效地应用于时变系统、多变量系统，也难以揭示系统更为深刻的特性。当把这种理论推广到更为复杂的系统时，经典控制理论就显得无能为力了，这是因为它的以下几个特点所决定。 [ 1．经典控制理论只限于研究线性定常系统，即使对最简单的非线性系统也是无法处理的；这就从本质上忽略了系统结构的内在特性，也不能处理输入和输出皆大于1的系统。实际上，大多数工程对象都是多输入－多输出系统，尽管人们做了很多尝试，但是，用经典控制理论设计这类系统都没有得到满意的结果；2．经典控制理论采用试探法设计系统。即根据经验选用合适的、简单的、工程上易于实现的控制器，然后对系统进行分析，直至找到满意的结果为止。虽然这

现代控制理论实验

华北电力大学实验报告| | 实验名称状态空间模型分析课程名称现代控制理论 | | 专业班级：自动化1201 学生姓名：马铭远学号：2 成绩：指导教师：刘鑫屏实验日期：4月25日

状态空间模型分析一、实验目的 1.加强对现代控制理论相关知识的理解； 2.掌握用 matlab 进行系统李雅普诺夫稳定性分析、能控能观性分析；二、实验仪器与软件 1. MATLAB7.6 环境三、实验内容 1 、模型转换图 1、模型转换示意图及所用命令传递函数一般形式： MATLAB 表示为： G=tf(num,den)，，其中 num,den 分别是上式中分子，分母系数矩阵。零极点形式： MATLAB 表示为：G=zpk(Z,P,K) ，其中 Z，P ，K 分别表示上式中的零点矩阵，极点矩阵和增益。传递函数向状态空间转换：[A,B,C,D] = TF2SS(NUM,DEN)；状态空间转换向传递函数：[NUM,DEN] = SS2TF(A,B,C,D,iu)---iu 表示对系统的第 iu 个输入量求传递函数；对单输入 iu 为 1。

例1：已知系统的传递函数为G（S）= 2 2 3 24 11611 s s s s s ++ +++ ,利用matlab将传递函数和状态空间相互转换。解：1.传递函数转换为状态空间模型： NUM=[1 2 4];DEN=[1 11 6 11]; [A,B,C,D] = tf2ss(NUM,DEN) 2.状态空间模型转换为传递函数： A=[-11 -6 -11;1 0 0;0 1 0];B=[1;0;0];C=[1 2 4];D=[0];iu=1; [NUM,DEN] = ss2tf(A,B,C,D,iu); G=tf(NUM,DEN) 2 、状态方程状态解和输出解单位阶跃输入作用下的状态响应： G=ss(A,B,C,D);[y,t,x]=step(G);plot(t,x). 零输入响应 [y,t,x]=initial(G,x0)其中，x0 为状态初值。

“XXXX”课程思政教育教学改革典型案例(模板)-

附件2 “XXXX”课程思政教育教学改革典型案例（模板） XX学院（部） XXX 一、基本信息课程名称：（提示：本次立项开展课程思政教学改革的课程名称）授课对象：（提示：XX专业XX年级）教学章节：（提示：请项目负责人从本课程教学内容中选取一个相对完整的、最适宜开展课程思政教学改革试点的教学章节）使用教材：（提示：教材名称、出版社） ] 教学课时：2节/3节/4节二、课程思政教学改革整体设计思路（500字左右）（本部分撰写提示：授课教师是如何根据本教学主题及其教学目标确定在本章节教学中开展课程思政教学改革的指导思想，设计教学方法的；通过课程思政教学改革主要要解决什么问题，如何结合课程内容有机融入思想政治教育，所采取的教学方法和载体途径，如何评价教学成效等。）（“我想怎么改革”）三、教学目标 1.知识与技能目标 2.思想政治教育目标四、教学重点难点五、教学过程（3000字左右）》（本部分撰写提示：本部分为课程教学实录，要详细写明前述“课程思政教学改革整体设计思路”如何在教学中予以具体落实和开展的。应尽量采用写实的方式描述教学过程尤其是课程思政改革开展的真实情景【如具体有哪些教学环节、教学过程中教师活动及学生活动，以及关键性环节或活动开展的设计意图等】，尽量将教学中的关键环

节以及教学过程中某些值得注意和思考的现象和事件描述清楚。）（“我是怎么改革的”）（特别强调：教师在教学过程中一定要有问题导向，要紧紧围绕所欲实现的思想政治教育目标，采取灵活多样的教学组织形式和教学方法手段，通过充分的师生互动、生生互动，实施课程思政教学改革。）六、教学反思（“对改革的总结和反思”）（本部分撰写提示： 1．反思不仅要总结本次教学活动的优点和成功之处，也要注意指出本次教学活动激发的值得研究的课程问题、具启发意义的事件或教学实际实施过程中的缺陷。并就这些问题做出自己的思考，重在通过分析、找出问题的症结，提出改进教学的方法。 2．反思要突出重点，不一定面面俱到，建议采用小标题的方式提点反思的几个方面，不宜太多。要注意在事实的基础上加以总结和提升，不要单纯罗列事实和现象。但理论的总结又要注意语言通俗简明，并利用本次教学活动的具体证据来论证，不要长篇大论地引用他人文章，或脱离具体教学活动做笼统的理论阐述。）七、教学效果（提示：本部分请简要概述通过开展课程思政教学改革取得哪些具体成效”）《附：相关教学资源、学生学习典型成果（本部分提示： 1.相关教学资源：与本章节教学内容相关可供学生课外学习参考的课程思政方面的书目、文章、网站信息等。 2.学生相关学习成果：学生课前、课上或课后搜集的与本章节教学内容相关的课程思政方面的典型资料；教学过程中师生学生活动过程的图片等；体现教学改革效果的学生的典型作业或学习心得、感悟等。）（特别说明：以上课程思政教育教学改革典型案例撰写模板只是给各

自动控制原理论文

自动控制摘要：综述了自动控制理论的发展情况，指出自动控制理论所经历的三个发展阶段，即经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论。最后指出，各种控制理论的复合能够取长补短，是控制理论的发展方向。自动控制理论是自动控制科学的核心。自动控制理论自创立至今已经过了三代的发展：第一代为20世纪初开始形成并于50年代趋于成熟的经典反馈控制理论；第二代为50、60年代在线性代数的数学基础上发展起来的现代控制理论；第三代为60年代中期即已萌芽，在发展过程中综合了人工智能、自动控制、运筹学、信息论等多学科的最新成果并在此基础上形成的智能控制理论。经典控制理论(本质上是频域方法)和现代控制理论(本质上是时域方法)都是建立在控制对象精确模型上的控制理论，而实际上的工业生产系统中的控制对象和过程大多具有非线性、时变性、变结构、不确定性、多层次、多因素等特点，难以建立精确的数学模型。因此，自动控制专家和学者希望能从要解决问题领域的知识出发，利用熟练操作者的丰富经验、思维和判断能力，来实现对上述复杂系统的控制，这就是基于知识的不依赖于精确的数学模型的智能控制。本文将对经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论的发展情况及基本内容进行介绍。 1自动控制理论发展概述自动控制是指使用自动化仪器仪表或自动控制装置代替人自动地对仪器设备或工业生产过程进行控制，使之达到预期的状态或性能指标。对传统的工业生产过程采用自动控制技术，可以有效提高产品的质量和企业的经济效益。对一些恶劣环境下的控制操作，自动控制显得尤其重要。自动控制理论是和人类社会发展密切联系的一门学科，是自动控制科学的核心。自从19世纪M ax we ll对具有调速器的蒸汽发动机系统进行线性常微分方程描述及稳定性分析以来，经过20世纪初Ny qu i s t，B od e，Ha rr is，Ev ans，W ie nn er，Ni cho l s等人的杰出贡献，终于形成了经典反馈控制理论基础，并于50年代趋于成熟。经典控制理论的特点是以传递函数为数学工具，采用频域方法，主要研究“单输入—单输出”线性定常控制系统的分析和设计，但它存在着一定的局限性，即对“多输入—多输出”系统不宜用经典控制理论解决，特别是对非线性、时变系统更

课程与教学论-实例报告

《课程与教学论》实例分析题及答案盐井镇水田小学姚富斌一、实例分析题有一位数学教师，在讲“对数表”一课时，先问学生“一张纸厚度是0.0 83毫米，现在对折3次，厚度不足1毫米，如果对折30次，请同学估计一下厚度”?学生："30毫米”"60毫米”?!教师：“我经计算，这厚度将超过10座珠穆朗玛峰的叠起来的高度”。学生惊讶不已，甚至有人认为老师搞错了。教师列出式子：0.0 83X 230，对学生说：“230很难计算，不如查对数表。”试用学过的教学理论分析这位教师的教学策略。答：这位教师运用了巧妙的导课艺术，通过设疑留下悬念，启发引导学生思考，并激发学生进一步的学习兴趣。导入新课是课堂教学的重要环节，是一堂课得以成功的重要条件。高尔基在谈到创作体会时说：“开头第一句是最难的，好像音乐定调一样，往往要费好长时间才能找到它。”教学也是如此，一堂好课如果没有成功的开端，教师会讲得索然无味，学生也很难进人学习状态，课堂教学的其他环节也就很难进行。因此，良好的导课艺术是现代教师必备的基本技能之一。导课艺术有助于学生集中注意力；导课艺术有助于激发学生的兴趣；导课艺术有助于启迪学生的思维；导课艺术有助于学生明确学习目的。这节课教师运用的是设疑导课，思维起于疑难，这种疑问是启迪学生思维的“启发剂”，它使学生的思维由潜伏转人活跃，处于积极探究状态。教师在导课时设置疑问，引起学生的思考，从而达到启迪思维，增长智力的目的。教师在运用设疑导课应该注意的是，问题应有针对性，要针对教材的关键，重点和难点设疑。其次要有一定的难度，使学生处于思考状态。在这位老师的教学设计中，抓住了学生的认识起点，即对于对数意义的认识，而且通过巧妙的手段形成学生渴望的心理状态，激发学生的兴趣，启发他们积极思考，而不仅仅是遵循讲公式、背公式、练公式的老路子，使学生在疑惑、体验、思考中进人学习，进而提高教学效率。二、实例分析题下面是一则关于上海某中学的报道：上海某中学推出了“个性课程”体系，高中开设了选修课23门，活动课34门，初中活动课35门。除了必修课之外，将原来的选修课和活动课分化为5个层次的“个性课程”，即“讲座型”、“发展型”、“课题型”、“竞赛型”和“补缺型”。每周按文、理科及综合科开设4至5个讲座，以社会热点和传播新信息为主，聘请专家学者担任主讲，学生可自由选择。对学有余力和有特长的学生，通过组织发展兴趣小组、导师带研究生、强化训练等各种方式，施以个性化教育。而对个别学有困难的学生进行学业再辅导，帮助他们顺利完成高中的学习任务。试用学过的课程理论分析这所学校的课程。答：在传统课程体系中，全国实行统一的课程计划和教学大纲，使用一套统编教材，课程结构和教学要求也比较单一。学科课程为主，缺少活动课、综合课。新课程改革中非常强调课程结构的调整，强调课程结构的1、综合性原则2、均衡性原则3、选择性原则。事实上校本课程开发作为一种新的课程开发策略，一种新的课程变革模式，一种新的课程管理模式，作为对国家课程的补充，作为学校特色的体现，具有重要意义与作用：1、完善课程体系2、促进学生个性的形成3、促进教师专业成长4、促进学校特色的形成5、充分利用地方和学校的课程资源。上海市这所中学的改革走在了全国的前列，为我们提供了一个很好的学校课程体系范例。这所中学在国家课程、地方课程的基础上，重新构建了学校课程体系，把学科课程与活

现代控制理论实验报告

实验一系统能控性与能观性分析一、实验目的 1.理解系统的能控和可观性。二、实验设备 1.THBCC-1型信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台；三、实验容二阶系统能控性和能观性的分析四、实验原理系统的能控性是指输入信号u对各状态变量x的控制能力，如果对于系统任意的初始状态，可以找到一个容许的输入量，在有限的时间把系统所有的状态引向状态空间的坐标原点，则称系统是能控的。对于图21-1所示的电路系统，设iL和uc分别为系统的两个状态变量，如果电桥中则输入电压ur能控制iL和uc状态变量的变化，此时，状态是能控的。反之，当时，电桥中的A点和B点的电位始终相等，因而uc不受输入ur的控制，ur只能改变iL的大小，故系统不能控。系统的能观性是指由系统的输出量确定所有初始状态的能力，如果在有限的时间根据系统的输出能唯一地确定系统的初始状态，则称系统能观。为了说明图21-1所示电路的能观性，分别列出电桥不平衡和平衡时的状态空间表达式：平衡时：

由式（2）可知，状态变量iL和uc没有耦合关系，外施信号u只能控制iL的变化，不会改变uc的大小，所以uc不能控。基于输出是uc，而uc与iL无关连，即输出uc中不含有iL的信息，因此对uc的检测不能确定iL。反之式（1）中iL与uc有耦合关系，即ur的改变将同时控制iL和uc的大小。由于iL与uc的耦合关系，因而输出uc的检测，能得到iL 的信息，即根据uc的观测能确定iL（ω）五、实验步骤 1．用2号导线将该单元中的一端接到阶跃信号发生器中输出2上，另一端接到地上。将阶跃信号发生器选择负输出。 2．将短路帽接到2K处，调节RP2，将Uab和Ucd的数据填在下面的表格中。然后将阶跃信号发生器选择正输出使调节RP1，记录Uab和Ucd。此时为非能控系统，Uab和Ucd没有关系（Ucd始终为0）。 3．将短路帽分别接到1K、3K处，重复上面的实验。六、实验结果表20－1Uab与Ucd的关系 Uab Ucd

大学课程思政案例(高校课程思政案例)

课程思政案例（20 -20 学年第学期）

微博的政治性、政治社会化功能、特性、传播内容的发布标准等思政案例简介

本课程思政的案例是依托课程讲授人所主持的社科基金青年课题和个人科研著作《。。。。。。。》而设计完成。本案例将社会主义核心价值观本身的传播作为研究对象，从理论上解析提高社会主义核心价值观传播效果的难点问题。本案例从理论上提出了政治思想传播的三对张力”这一学术命题，并从新媒体传播的感性特征与政治思想传播的理性特征、新媒体传播的大众性特征与政治思想传播的层次性特征、新媒体传播的技术性特征与政治思想传播的意识形态性特征三个方面对这一问题进行了具体分析。因此，本课程思政的突出特征有如下几个方面：第一，将社会主义核心价值观这一系统性的政治观念本身作为研究对象。在多数的课程思政中，是将其他的内容与社会主义核心价值观相衔接，以便将社会主义核心价值观融入教育教学的过程中。这类贯穿课程思政做法的一个缺陷是容易造成专业内容与课程思政内容的脱节。而鉴于政治与传播》这一课程的特殊性，它属于典型的具有强烈政治属性和意识形态属性的课程。在这一课程中，将社会主义核心价值观本身作为研究对象恰如其分，这样可以的课程设计既具有强烈的针对性，又有必要的现实关照，可以达到润物细无声的传播效果。第二，将科研、教学与课程思政紧密结合在一起。如前所述，本案例是结合授课者本人承担的省部级课题和已经出版的著作设计完成的，将科研成果直接反哺于课堂教学的突出体现。第三，将课堂教学、批判思考和社会服务结合起来。在本次课堂设计中，会有批判性问题的设计，让学生思考如何提高社会主义核心价值观的传播效果。最后，所给出的传播策略可以直接服务于党和国家的宣传部门。

现代控制理论论文

湖北民族学院姓名 XX 班级 XX 学号 XXXXXXXX

摘要最优控制，又称无穷维最优化或动态最优化，是现代控制理论的最基本，最核心的部分。它所研究的中心问题是：如何根据受控系统的动态特性，去选择控制规律，才能使得系统按照一定的技术要求进行运转，并使得描述系统性能或品质的某个“指标”在一定的意义下达到最优值。最优控制问题有四个关键点：受控对象为动态系统；初始与终端条件（时间和状态）；性能指标以及容许控制。一个典型的最优控制问题描述如下：被控系统的状态方程和初始条件给定，同时给定目标函数。然后寻找一个可行的控制方法使系统从输出状态过渡到目标状态，并达到最优的性能指标。系统最优性能指标和品质在特定条件下的最优值是以泛函极值的形式来表示。因此求解最优控制问题归结为求具有约束条件的泛函极值问题，属于变分学范畴。变分法、最大值原理（最小值原理）和动态规划是最优控制理论的基本内容和常用方法。庞特里亚金极大值原理、贝尔曼动态规划以及卡尔曼线性二次型最优控制是在约束条件下获得最优解的三个强有力的工具，应用于大部分最优控制问题。尤其是线性二次型最优控制，因为其在数学上和工程上实现简单，故其有很大的工程实用价值。关键词：最优控制；控制规律；最优性能指标；线性二次型

Abstract The optimal control, also called dynamic optimization or infinite dimension, optimization of modern control theory, the most basic part of the core. It is the center of the research question: how to control system based on the dynamic characteristics, to choose, can control system according to certain technical requirements, and makes the operation performance of the system or the quality of describing a "index" in certain significance to achieve optimal value. The optimal control problem has four points for dynamic systems, controlled, The initial and terminal conditions (state) and, Performance index and allow control. A typical of optimal control problem is described as follows: the state equation and initial conditions are given, and given the objective function. Then a feasible method for the control system of the output state transition to the target state and optimum performance. The optimal performance index and quality in the specific conditions of the optimal value is functional form. Therefore solution of optimal control problem is due to the constraint condition of functional, belongs to the category of variational learning. The variational method, the maximum principle (minimum principle) and dynamic planning is the optimal control theory, the basic contents and methods. The Pontryagin maximum principle, Behrman dynamic programming and Kaman linear quadratic optimal control is obtained in the constraint condition of the optimal solution of the three powerful tools, used in the most optimal control problem. Especially the linear quadratic optimal control, because its in mathematics and engineering implementation is simple, so it has great practical value. Key words: The optimal control, Control rule, optimal performance indicators, The linear quadratic

教学课例(模板)教学文案

附件：教学设计模板教学设计模板

笼子里有若干只鸡和兔。从上面数，有35个头，从下面数，有94只脚。鸡和兔各有几只? 今有雉兔同笼，上有三十五头, 下有九十四足，问雉兔各几何? 人教课程标准实验教科书六年级上册《鸡兔同笼》题是什么意思吗？（说明：雉指鸡） 3、揭示课题：这就是我们今天要研究的问题“鸡兔同笼”的问题。（板书课题）趣题直接导入新课学习，既让学生感受到了中国数学文化的悠久与魅力，同时激发了学生探究的兴趣和动机，明确了本节课学习的目的与要求，并为后面充分地探究学习争取了时间。二、自主探索，解决问题 1、师：为了便于同学们用多种方法探究问题，我们先来研究一道数据较组1：我们是四个人一组研究的，我们用的方法是列表法。所以我们得出来结论就是：鸡有3只，兔有5只。组2：我们组是用画图的方法。(一鸡 8 7 6 5 4 3 2 1 0 兔 0 1 2 3 4 5 6 7 8 脚 16 18 20 22 24 26 28 30 32 先让学生独立思考，再在小组内交流，最后全班共同研究讨论。在学习过程中尽可能多的为学生提供探索和交流的空间，鼓励学生自主探索与合作交流。通过教师创设的现实情境，

小的“鸡兔同笼”的问题。出示：笼子里有若干只鸡兔。 2、请思考，怎样解决这个问题？（分组讨论）师巡视，参加讨论，调节并给予适当点评。（课件出示每种解决问题的方法，使学生直观地理解。）个同学展示画图，另一个同学汇报) 我们画八个圆当作动物的头，把线段当作动物的腿。这一共有26条腿。我们假设这八只动物全是鸡，先把每只鸡摆上两条腿。我们画完了发现只有十六条腿，跟题中说的二十六条腿还差十条。我们把每只鸡再添上两条腿换成兔子。那多出来的十条就分完了。我们的结论是兔有5只，鸡有3只。组3：我们是用方程解的。（一名板演，一名汇报）解：设兔有x只，那么就有（8 －x）只鸡，鸡兔共有26只脚，就是4x＋2（8－x） =26 x+16=26 X=5 8－5=3（只）答：兔有5只，鸡有3只。组4：我们组是用假设的方法。都假设成了鸡或者兔。（学生板演）如果假设笼子里都是鸡，就有8×2=16只脚，这样就多出26 －16=10只脚，一只兔比一只鸡多2只脚，也就是有10÷2=5只兔。所以笼子里有3只鸡， 5只兔。如果假设笼子里都是兔，那么也可以让学生投入解决问题的实践活动中去，自己去研究、探索、经历数学学习的全过程，找出题中的等量关系，并列出相应的方程组求解，从而体会到假设的数学思想的应用与解决数学问题的关系，实现了运用多种方法解决问题的目的。让学生享受快乐的学习氛围。享受成功的喜悦！学会思考，学会自学，通过思维训练，使学生肯学、肯做、敢做、会做。

控制科学发展前沿课程论文报告

研究生课程论文封面课程名称控制科学发展前沿讲座教师姓名研究生姓名研究生学号研究生专业所在院系自动化学院类别: 硕士日期:

对智能控制技术的认识 1 引言随着计算机、材料、能源等现代科学技术的迅速发展和生产系统规模不断扩大，形成了复杂的控制系统，导致了控制对象、控制器、控制任务等更加复杂。与此同时，对自动化程度的要求也更加广泛，面对来自柔性控制系统(FMS)、智能机器人系统(IRS)、数控系统(CNS)、计算机集成制造系统(CIMS)等复杂系统的挑战，经典的与现代的控制理论和技术已不适应复杂系统的控制。智能控制是在控制论、信息论、人工智能、仿生学、神经生理学及计算机科学发展的基础上逐渐形成的一类高级信息与控制技术。智能控制是自动控制发展的高级阶段。 2 背景和意义现代科学技术的迅速发展，生产系统的规模越来越大，形成了复杂的大系统，导致了控制对象、控制器以及控制任务和目的的日益复杂化。别一方面，人类对自动化的要求也更加广泛，面对来自旬电力系统、工业生产过程控制系统、智能机器人系统、计算机集成制造系统（CIMS）、核电站安全运行控制、航空航天及军事指挥系统等复杂性系统的挑战，传统的自动控制理论和方法显得已不适应于复杂系统的控制。能否建立新一代的控制理论方法来解决复杂系统的控制问题，已成为各国控制学术界所共同关心的热门研究课题。近年来人们开始认识到，在许多系统中，复杂性不仅仅表现在高维性上，更多则表现在：（1）被控对象模型的不确定必；（2）系统信息的模糊性，信息模式；（3）高度非线性；（4）输入（传感器）信息的多样化；（5）多层次、多目标的控制要求；（6）计算复杂性和庞大的数据处理以及严格性能指标。自然，对于复杂系统需要在传统的控制理论基础上结合其它学科的知识，建立一种更有力的控制理论和方法，以解决上述提到的问题。智能控制就是在这种背景下提出和形成的。人类对智能机器及其控制的幻想与追求已有三千多年的历史，然而，真正的智能机器只有在计算机技术和人工智能技术发展的基础上才能成为可能。人工智

课程与教学案例评析

课程与教学案例评析请在以下题目中选取两个进行论述。（每道题50分，600字以内，多选无效） 1. 孔子是中国历史上伟大的思想家和教育家。有一次，子路和冉求都问孔子听到道理之后是否就要实行，孔子对子路说：“你有父兄在前，怎么可以听到就去做呢？”而对冉求说：“听到后就应该去做。”公西华见到这种情况有些疑惑，就向孔子请教。孔子回到：“求也退，故进制，由也兼人，故退之。”（意思是冉求平日做事退缩，所以我给他壮胆；仲由胆大好胜，所以我要压阻他。）问题：上面的论述中，体现了孔子的什么教育主张？对现在的教学又有哪些启示？ 2.单元检测后，照例是一节讲评课。上课不到十分钟，李明同学又在东张西望，我用严厉的目光看着他，他稍有收敛。过了一会，他又在下面翻找着什么，我只得来一个“杀一儆百”了。我大声喝道：“李明，你在干什么？”他的脸涨红了，随即说：“我不想听！”我听了气不打一处来，竟一时语塞，但考虑到教学任务还没有完成，于是我竭力平复自己内心的愤懑。“你，既然不想听，那就请到我的办公室休息吧！”我故作轻松的说。他可能考虑到当时的态度，也有些后悔，于是走向办公室，尽管极不情愿。问题：当学生不愿听讲时，怎么办？这时如何协调好师生之间的关系？ 3.一位学生档案袋中的教师评语有一位学生在课堂上总是默默无闻，老师为他写道：“在老师的眼里，你是一个聪明文静的孩子，每一次作业，你总是那么认真；每一节课上，你是那么专心。什么时候，能让老师听到你甜美的声音。”亲切的话语像漫漫春风，不仅让老师和学生之间不可逾越的鸿沟消失了，而且把学生的兴趣吸引到学生的学习过程和良好的心理体验之中。问题：请分析一下这位老师评价的的成功之处。 4.比较以下两位老师对学生的帮助：情景一学生：第四题我不会做。教师：哪一部分不明白？学生：我就是不会做，太难了！

现代控制理论实验报告河南工业大学

河南工业大学现代控制理论实验报告姓名：朱建勇班级：自动1306 学号：201323020601

现代控制理论实验报告专业: 自动化班级: 自动1306 姓名: 朱建勇学号: 201323020601 成绩评定: 一、实验题目：线性系统状态空间表达式的建立以及线性变换二、实验目的 1. 掌握线性定常系统的状态空间表达式。学会在MATLAB 中建立状态空间模型的方法。 2. 掌握传递函数与状态空间表达式之间相互转换的方法。学会用MATLAB 实现不同模型之间的相互转换。 3. 熟悉系统的连接。学会用MATLAB 确定整个系统的状态空间表达式和传递函数。 4. 掌握状态空间表达式的相似变换。掌握将状态空间表达式转换为对角标准型、约当标准型、能控标准型和能观测标准型的方法。学会用MATLAB 进行线性变换。三、实验仪器个人笔记本电脑 Matlab R2014a 软件四、实验内容 1. 已知系统的传递函数 (a) ) 3()1(4)(2++=s s s s G

(b) 3486)(22++++=s s s s s G

(c) 6 1161)(232+++++=z z z z z z G （1）建立系统的TF 或ZPK 模型。（2）将给定传递函数用函数ss( )转换为状态空间表达式。再将得到的状态空间表达式用函数tf( )转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。（3）将给定传递函数用函数jordants( )转换为对角标准型或约当标准型。再将得到的对角标准型或约当标准型用函数tf( )转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。（4）将给定传递函数用函数ctrlts( )转换为能控标准型和能观测标准型。再将得到的能控标准型和能观测标准型用函数tf( )转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。

现代控制理论课程设计

现代控制理论学院：电气工程学院班级：09级自动化3班姓名：赵明学号：任课教师：刁晨单倒置摆控制系统的状态空间设计

一．设计题目 1.介绍单倒置摆系统的原理图，如图1所示。设摆的长度为L、质量为m，用铰链安装在质量为M的小车上。小车有一台直流电动机拖动，在水平方向对小车施加控制力u,相对参考系产生位移z。若不给小车施加控制力，则倒置摆会向左或向右倾倒，因此，它是一个不稳定系统。控制的目的是，当倒置摆无论出现向左或向右倾倒时，通过控制直流电动机，使小车在水平方向运动，将倒置摆保持在垂直位置上。 2.用途倒立摆系统以其自身的不稳定性为系统的平衡提出了难题,也因此成为自动控制实验中验证控制算法优劣的极好的实验装置。单倒立摆的系统结构、数学模型以及系统的稳定性和可控性,对倒立摆进行了成功的控制,并在MATLAB 中获得了良好的仿真效果。倒立摆控制理论将在半导体及精密仪器加工、机器人技术、伺服控制领域、导弹拦截控制系统、航空器对接技术等方面具有广阔的开发利用前景。 3.意义倒立摆是一种典型的快速、多变量、非线性、绝对不稳定系统. 人们试图寻找同的控制方法以实现对倒立摆的控制,以便检验或说明该方法对严重非线性和绝对不稳定系统的控制能力。同时，由于摩擦力的存在，该系统具有一定的不确定性。对这样一个复杂系统的研究在理论上将涉及系统控制中的许多关键问题：如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等都可以以它为例进行研究。二．被控对象的模型为简化问题，工程上往往忽略一些次要因素。这里，忽略摆杆质量、执行电动机惯性以及摆轴、轮轴、轮与接触面之间的摩擦及风力。设小车瞬时位置为z，倒置摆出现的偏角为θ，则摆心瞬时位置为(z+lsinθ)。在控制力u的作用下，小车及摆均产生加速运动，根据

典型课例教学设计

典型课例教学设计教学内容：三角形的面积课例分析： 1、教材分析：三角形面积的计算方法是小学阶段学习几何知识的重要内容，也是学生今后学习的重要基础。《数学课程标准》中明确提出：利用方格纸或割补等方法探索并掌握三角形、平行四边形和梯形的面积公式。学生亲身经历了三角形面积公式的推导过程，不仅可以借鉴前面“转化”的思想，也为今后逐渐形成较强的探索能力打下基础。 2、学情分析：学生已经掌握了平行四边形的面积计算方法及推导过程，因此，在教学过程中，通过小组合作，动手操作、观察、比较等充分调动学生多种感官的参与，让学生自主去感受，自己去探索，让学生全面参与新知的发生、发展和形成过程。教学目标： 1、在实际情境中，经历推导三角形面积公式的过程。 2、在自主探索中，经历推导三角形面积公式的过程。 3、能运用三角形的面积公式，计算相关图形的面积。教学重点：探索并掌握三角形面积的计算公式，经历推导过程。教学难点：

理解三角形面积公式的推导过程。教学方法：小组合作法、动手操作法、归纳法等。教具准备：课件。学具准备：剪刀，2个完全一样的三角形纸片，平行四边形若干。教学过程：一、创设情境，导入新课。 1、师：同学们，今天我们来学习三角形面积的知识，看到课题，你想知道什么？生：三角形面积计算公式是什么？生：三角形面积计算公式是怎么推导出来的？生：学习三角形面积的知识有什么作用？ 2、解决方案。师：你想用什么方法来研究三角形的面积？你是怎么想到的？生：前面我们刚学过平行四边形面积的推导，是把平行四边形通过分割、平移、割补转化成长方形研究的，所以我想到了转化的方法。师：今天这节课我们就一起来研究三角形的面积板书课题：三角形的面积二、探索新知。 1、推导三角形面积计算公式 ⑴操作感知。实验一：剪

现代控制理论课程报告

现代控制理论课程总结学习心得从经典控制论发展到现代控制论,是人类对控制技术认识上的一次飞跃。现代控制论是用状态空间方法表示,概念抽象,不易掌握。对于《现代控制理论》这门课程，在刚拿到课本的时候，没上张老师的课之前，咋一看，会认为开课的内容会是上学期学的控制理论基础的累赘或者简单的重复，更甚至我还以为是线性代数的复现呢！根本没有和现代控制论联系到一起。但后面随着老师讲课的风格的深入浅出，循循善诱，发现和自己想象的恰恰相反，张老师以她特有的讲课风格，精心准备的ppt 课件，向我们展示了现代控制理论发展过程，以及该掌握内容的方方面面，个人觉得，我们不仅掌握了现代控制理论的理论知识，更重要的是学会了掌握这门知识的严谨的逻辑思维和科学的学习方法，对以后学习其他知识及在工作上的需要大有裨益，总之学习了这门课让我受益匪浅。由于我们学习这门课的课时不是很多，并结合我们学生学习的需求及所要掌握的课程深入程度，张老师根据我们教学安排需要，我们这学期学习的内容主要有：1.绪论；2.控制系统的状态表达式；3.控制系统状态表达式的解；4.线性系统的能空性和能观性；5.线性定常系统的综合。而状态变量和状态空间表达式、状态转移矩阵、系统的能控性与能观性以及线性定常系统的综合是本门课程的主要学习内容。当然学习的内容还包括老师根据多年教学经验及对该学科的研究的一些深入见解。在现代科学技术飞速发展中,伴随着学科的高度分化和高度综合,各学科之间相互交叉、相互渗透,出现了横向科学。作为跨接于自然科学和社会科学的具有横向科学特点的现代控制理论已成为我国理工科大学高年级的必修课。经典控制理论的特点经典控制理论以拉氏变换为数学工具，以单输入－单输出的线性定常系统为主要的研究对象。将描述系统的微分方程或差分方程变换到复数域中，得到系统的传递函数，并以此作为基础在频率域中对系统进行分析和设计，确定控制器的结构和参数。通常是采用反馈控制，构成所谓闭环控制系统。经典控制理论具有明显的局限性，突出的是难以有效地应用于时变系统、多变量系统，也难以揭示系统更为深刻的特性。当把这种理论推广到更为复杂的系统时，经典控制理论就显得无能为力了，这是因为它的以下几个特点所决定。 1．经典控制理论只限于研究线性定常系统，即使对最简单的非线性系统也是无法处理的；这就从本质上忽略了系统结构的内在特性，也不能处理输入和输出皆大于1的系统。实际上，大多数工程对象都是多输入－多输出系统，尽管人们做了很多尝试，但是，用经典控制理论设计这类系统都没有得到满意的结果；2．经典控制理论采用试探法设计系统。即根据经验选用合适的、简单的、工程上易于实现的控制器，然后对系统进行分析，直至找到满意的结果为止。虽然这种设计方法具有实用等很多完整，从而促使现代控制理论的发展：对经典理论的精确化、数学化及理论化。优点，但是，在推理上却是不能令人满意的，效果也

现代控制理论的论文

第一章经典控制理论和现代控制理论本学期学习了现代控制理论课程的主要内容，现代控制理论建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分。在现代控制理论中，对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的，基本的方法是时间域方法。现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多，包括线性系统和非线性系统，定常系统和时变系统，单变量系统和多变量系统。它所采用的方法和算法也更适合于在数字计算机上进行。现代控制理论还为设计和构造具有指定的性能指标的最优控制系统提供了可能性。现代控制理论的名称是在1960年以后开始出现的，用以区别当时已经相当成熟并在后来被称为经典控制理论的那些方法。现代控制理论已在航空航天技术、军事技术、通信系统、生产过程等方面得到广泛的应用。现代控制理论的某些概念和方法，还被应用于人口控制、交通管理、生态系统、经济系统等的研究中。以下是经典控制理论和现代控制理论的比较： 1、经典控制理论： (1)理论基础：Evens的根轨迹，Nyquist稳定判据。 (2)研究对象：线性定常SISO系统分析与设计。 (3)分析问题：稳、准、快 (4)采用方法：是以频率域中传递函数为基础的外部描述方法。 (5)数学描述：高阶微分方程、传递函数、频率特性;方块图、信号流图、频率特性曲线。 (6)研究方法：时域法、根轨迹法、频率法。 2、现代控制理论： (1)理论基础：李雅普诺夫稳定性理论，Bellman动态规划，Понтрягин极值原理，Kalman 滤波。 (2)研究对象：MIMO系统分析与设计（复杂系统：多变量、时变、非线性） (3)分析问题：稳、准、快 (4)设计（综合）问题： 1)采用方法：是以时域中（状态变量）描述系统内部特征的状态空间方法为基础的内部描述方法。 2)数学描述：状态方程及输出方程、传递函数阵、频率特性；状态图、信号流图、频率特性曲线。 3)研究方法：状态空间法（时域法）、频率法。多采用计算机软硬件教学辅助设计——MATLAB软件 (5)特点： 1）系统：MIMO、非线性、时变。 2）方法将矩阵理论和方法应用到控制理论中，不仅能描述系统的输入与输出之间的关系，而且在任何初始条件下，都能揭示系统内部的行为。 3）一个复杂系统可能有多个输入和多个输出，并且以某种方式相互关联或耦合。为了分析这样的系统，必须简化其数学表达式，转而借助于计算机来进行各种大量而乏味的分析与计算。从这个观点来看，状态空间法对于系统分析是最适宜的。