现代控制理论(机械工程)

课程编码：280230080200P1004 英文名称：Modern Control Theory(Mechnical Engineering) 课时：60 学分：3.00 课程属性：学科核心课 主讲教师：金波等

本现代控制理论是以线性系统为基本研究对象，介绍系统控制分析与综合的基本方法和理论。通过本课程的教学使学生能够了解系统控制中的基本设计方法及其基本理论。要求学生掌握有关线性系统的状态空间描述、传递函数矩阵描述、运动分析、能控能观性分析、稳定性分析、极点配置、反馈镇定、解耦控制、跟踪控制及干扰抑制、LQ控制、状态观测器综合设计以及传递函数矩阵的状态空间实现。通过本课程的理论学习，使学生系统掌握线性控制系统的基本概念、基本原理以及典型的线性系统分析和综合设计方法，同时加强学生在系统理论基础方面的基本训练，提高学生运用系统分析基本方法和技巧来解决科研中所遇问题的意识和能力。

数值分析

第一章 绪论 2学时 金波
第1节 引言
第2节 课程概览
第二章 系统的数学描述 6学时 金波
第1节 若干重要的基本概念（因果性、集总性、状态、分布系统）
第2节 线性系统（输入输出描述，状态空间描述）
第3节 线性定常系统
第4节 线性化
第5节 建模示例（图论的若干概念）
第6节 离散时间系统
第三章 线性代数 10学时 金波
第1节 引言
第2节 基底、表示及幺正化（向量的范数）
第3节 线性代数方程（值域空间、秩、化零向量、化零空间、化零度，解系）
第4节 相似变换（友矩阵）
第5节 对角型与约当型（特征值、特征向量、特征多项式、广义特征向量、约当块、幂零矩阵）
第6节 方阵函数（方阵多项式、首一多项式、谱上相等、矩阵指数）
第7节 李雅普诺夫方程
第8节 若干有用的公式
第9节 二次型及其正定性
第10节 奇异值分解
第11节 矩阵的范数
第四章 状态空间的解及实现 7学时 金波
第1节 引言
第2节 线性定常状态方程的解（离散化，离散时间方程的解）
第3节 等价的状态方程（规范型）
第4节 实现（能实现性，能控标准型实现）
第5节 线性时变方程的解（基本矩阵、状态转移矩阵，离散时间情况）
第6节 等价的时变方程
第7节 时变的实现
第五章 稳定性 5学时 金波
第1节 引言
第2节 线性定常系统的输入输出稳定性
第3节 内部稳定性（限界稳定、渐近稳定）
第4节 李雅普诺夫定理
第5节 线性时变系统的稳定性
第六章 能控性与能观性 8学时 金波
第1节 引言
第2节 能控性
第3节 能观性（对偶性定理）
第4节 规范分解（线性空间）
第5节 约当型方程的条件
第6节 离散时间状态方程的能控性与能观性（对原点的能控性与能达性）
第7节 采样后的能控性
第8节 时变系统的能控性与能观性
第七章 状态反馈与状态估计器 7学时 金波
第1节 引言
第2节 状态反馈（解李雅普夫方程）
第3节 调节与跟踪（鲁棒跟踪与扰动抑制，系统的镇定）
第4节 状态估计器（降维状态估计器）
第5节 用估计状态进行反馈
第6节 多输入系统的状态反馈
第7节 多变量系统的状态估计器及用估计状态进行反馈
第八章 最小实现与既约分式 10学时 陈思鲁
第1节 引言
第2节 传递函数的能控标准型实现（有关互质性的结论，最小实现）
第3节 既约分式的求取（QR分解）
第4节 均衡实现
第5节 由马尔可夫参数求实现
第6节 传递矩阵的阶
第7节 传递矩阵的最小实现
第8节 矩阵多项式分式（矩阵既约分式的求取）
第9节 矩阵型既约分式的实现
第10节 由马尔可夫参数矩阵求实现
第九章 极点配置与模型跟踪 5学时 陈思鲁
第1节 引言
第2节 单位反馈构型——极点配置（调节与跟踪，鲁棒跟踪与扰动抑制，嵌入内模）
第3节 传递函数的能构建性（模型匹配——两参数构型，两参数构型的构建）

宁波材料所“团队人才”，浙江省人才计划专家。长期从事高速高精运动控制技术方面研究，曾任新加坡综合制造科技有限公司高级工程师、新加坡制造技术研究院的机电研究室科学家、新加坡制造技术研究院-新加坡国立大学精密运动系统联合实验室课题组负责人、兼任新加坡国立大学助理教授与新加坡科技研究局博士生导师；回国后，主持了国家重点研发计划“智能机器人”专项课题，国家自然科学基金联合基金、面上项目，浙江省“领雁”研发攻关计划项目，宁波市科技创新2025重大专项等项目。发表学术论文80余篇，其中SCI文章40余篇，合著英文专著1部，任2022年IEEE AIM会议特邀报告委员会副主席，在IEEE AIM会议、中科院青年科学家论坛、各高校国家重点实验室等做主题报告10余次。