《现代控制理论基础》课程教学大纲
《现代控制理论基础》课程教学大纲
一、课程基本信息
1、课程编码：U02M11013
2、课程名称（中文）：现代控制理论基础
（英文）：Modern control Theory
3、学时/学分：40学时/2.5学分
4、先修课程：自动控制原理
5、开课单位：航天学院
6、开课学期（春/秋/春、秋）：春
7、课程模块：学科专业课
8、课程类别：专业选修课程
9、教材及教学参考书：
教材：《现代控制理论基础》，周凤岐、周军、郭建国编，西北工业大学额出版社，2011。
教学参考书：《现代控制理论》，杨清宇等编，西安交通大学出版社，2013。
二、教学目的和任务
《现代控制理论基础》这门课是探测、制导与控制技术专业重要的专业基础课程，也是工科高等院校控制科学与工程一级学科各专业以及其他相关专业本科学生的一门必修的重要专业基础理论课。
现代控制理论作为一门基本的专业知识，在飞行控制、导航制导、仿真、流体控制与操作系统的设计，以及国民经济中其它有关部门的自动控制工程领域方面都有广泛应用。电子计算机及计算机技术的发展也为现代控制理论的应用开辟了更广阔的前景。因此，学习和掌握现代控制理论的基本理论和方法，对于将来从事工程控制技术工作的工科研究生来说是必不可少的。通过这门课的学习，期望学生能树立现代控制理论的观念，深刻地理解和掌握现代控制理论的基本理论和方法，提高学生的专业素质，提高科研能力，使得学生能够运用现代控制理论的各种基本方法综合解决较为复杂的控制问题。为今后从事工程技术和科学研究工作打下稳固的理论基础。
在教学过程中，结合各种工程实际的应用算例，培养学生能够尽快掌握基本的现代控制理论和方法，并且能以与本科生水平相适应的数学工具解决一定的实际应用问题。
三、教学内容、基本要求及学时分配
现代控制理论基础的教学内容共分为两个部分，对不同的内容提出不同的教学要求。
第一部分：线性系统理论（含三章）：（28学时）
内容：
1、状态空间描述的基本概念；
2、线性定常连续系统的动态方程；
3、线性定常连续系统的动态方程的求解；
4、动态方程和传递函数的转化关系；
5、线性离散系统的动态方程的求解。
6、线性系统的稳定性、能控性和能观测性；
7、李雅普诺夫稳定性理论；
8、状态反馈和输出反馈的概念；
9、线性系统的极点配置；
10、全维观测器设计。
要求:
(1) 掌握一般的状态空间描述的基本概念，能够独立地建立一般线性定常连续系统的动态方程，并重点掌握一般线性定常连续系统的动态方程的解的求法，掌握动态方程和传递函数之间的关系，了解线性离散系统的动态方程的解的求法。
(2) 稳定性、能控性和能观测性都是线性系统重要的结构特性，理解李雅普诺夫稳定性理论，重点掌握线性定常系统的稳定性、能控性和能观测性的概念、判据和解决问题的方法。
(3) 正确区分并掌握状态反馈和输出反馈的概念，重点掌握线性系统单变量极点配置的条件和方法。
(4) 掌握全维观测器设计的条件和基本方法。
第二部分：最优控制理论（含四章）：（12学时）
内容：
1、变分法求最优控制的方法；
2、极小值原理；
3、动态规划法；
4、基于二次型性能指标的线性连续系统的最优控制。
要求:
(1) 掌握在无约束和有约束条件下，用变分法求泛函极值的方法和解最优控制的问题。
(2) 掌握连续系统和离散系统极小值原理，并能运用极小值原理解决最短时间和最少燃料的控制等问题。
(3) 掌握最优性原理和动态规划的基本方法，学习用动态规划方法解决连续系统和离散系统的最优控制的问题。
(4) 掌握基于二次型性能指标的线性连续系统的最优控制基本方法，着重学习状态调节器和输出调节器的设计方法，了解基于二次形性能指标的跟踪器设计方法。
四、实践教学内容和基本要求
基于《现代控制理论基础实验课》开展相关的配套实验，完成基于现代控制理论方法的控制系统设计与实践。
五、各教学环节学时分配
六、对学生能力培养的要求
《现代控制理论基础》是属于专业基础课程，含有较多的数学推导和证明，希望在教师的引导下，结合各种工程实际的应用算例，培养学生能够尽快掌握基本的现代控制理论和方法，培养学生研究问题、分析问题的能力，能够运用能以与本科生水平相适应的数学工具和现代控制理论的各种基本方法综合解决较为复杂的控制问题。
拉氏变换与Z变换已经在《自动控制原理》这门课中学过，要求学生复习和本课程需要用的相关知识；对于附录的内容不再单独抽出时间讲解，要求学生在
课下自学。同时在学习现代控制理论的过程中，学生应当尽可能地分析对比对现代控制理论与经典控制理论，掌握他们的联系和区别。
七、其它说明和注意事项
首选教材：《现代控制理论基础》，周凤岐、周军、郭建国编，西北工业大学额出版社，2011。
参考书目：《现代控制理论》，杨清宇等编，西安交通大学出版社，2013。
课程教学网站：西北工业大学精品课程资源网站《现代控制理论基础》网站教学参考网站：西北工业大学精品课程资源网站《现代控制理论基础》网站基于学业规范的要求（道德行为规范、作业规范、作业规范、试验规范等）。
应遵守学校《西北工业大学学生手册（本科生）》里有关学术诚实的条例。
准时上课，并在上课期间将手机关闭或调至静音。
考试成绩除了笔试外，还包括平时的作业和讨论。
八、考核形式
闭卷考试
课程负责人签名：
专家组审核意见：专家组组长签名：
审核日期：年月日
开课单位审定意见：主管教学负责人签名：
审定日期：年月日