现代控制理论

课程编码：180206081100P1005H 英文名称：Modern Control Theory 课时：60 学分：3.00 课程属性：学科核心课 主讲教师：程龙等

通过本课程的理论学习，使学生系统掌握控制系统的基本概念、基本原理以及典型的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。
主要适用于控制科学与工程相关专业的硕士研究生和博士研究生，也适用于高等学校其它理工科研究生。

自动控制原理、矩阵分析、常微分方程

第一章 绪论 3学时 程龙
第1节 现代控制理论的发展历程
第2节 线性系统研究背景及意义的简介
第3节 预备知识介绍
第二章 线性系统的状态空间描述 5学时 程龙
第1节 状态和状态空间
第2节 由系统输入输出描述导出状态空间描述
第3节 线性时不变系统的传递函数矩阵
第4节 线性系统在坐标变换下的特性
第三章 线性系统的运动分析 6学时 程龙
第1节 连续时间线性时不变系统的运动分析
第2节 连续时间线性时变系统的运动分析
第3节 连续时间线性系统的时间离散化
第4节 离散时间线性系统的运动分析
第四章 线性定常系统能控性 7学时 程龙
第1节 能控性定义
第2节 能控性判据
第3节 能控性分解
第4节 能控规范型
第5节 线性定常离散系统的能控性
第五章 状态反馈和极点配置 3学时 程龙
第1节 状态反馈
第2节 闭环极点配置问题
第3节 线性定常系统的镇定问题
第六章 线性定常系统能观性 5学时 程龙
第1节 能观性定义
第2节 能观性判据
第3节 能观性分解
第4节 能观规范型
第5节 对偶原理介绍
第6节 线性定常离散系统的能观性
第七章 能控性、能观性与传递函数 5学时 程龙
第1节 线性定常系统的规范分解
第2节 能控能观系统的传递函数
第3节 最小实现
第八章 观测器设计 5学时 程龙
第1节 观测器定义
第2节 全维状态观测器
第3节 降维状态观测器
第九章 系统稳定性 6学时 程龙
第1节 外部稳定性和内部稳定性
第2节 李亚普诺夫意义下的稳定性及判别方法
第3节 构造李亚普诺夫函数的规则化方法
第十章 基于李亚普诺夫稳定性判据的控制器设计 3学时 程龙
第1节 鲁棒控制器设计
第2节 Backstepping方法
第3节 自适应控制器初步
第4节 基于神经网络的控制器设计
第十一章 线性二次型最优控制 3学时 程龙
第1节 变分法介绍与欧拉方程
第2节 线性二次型最优控制问题
第十二章 线性系统滤波器设计 3学时 薛文超
第1节 卡尔曼滤波器原理
第2节 卡尔曼滤波器应用实例
第十三章 自抗扰控制 3学时 薛文超
第1节 自抗扰控制基本结构
第2节 自抗扰控制应用实例
第十四章 期末考试 3学时 程龙
第1节 期末考试

首席教授简介：程龙，博士，中国科学院自动化研究所研究员，博士生导师。发表的学术论文获IEEE Transactions on Neural Networks Outstanding Paper Award以及五个国际会议的最佳论文奖。目前担任《IEEE Transactions on Cybernetics》、《自动化学报》、《控制与决策》等国内外刊物的编委。入选国家自然基金委杰出青年基金、优秀青年基金项目，中组部万人计划青年拔尖人才，中国科学院卓越青年科学家计划，北京市杰出青年基金，北京市科技新星计划。2017年获得国家自然科学二等奖，2015年中国自动化学会自然科学一等奖，2013年北京市科学技术一等奖，荣获国际神经网络学会INNS的Aharon Katzir Young Investigator Award，亚太神经网络学会APNNS的Young Researcher Award。
主讲教师 薛文超，中科院数学与系统科学研究院副研究员，博士生导师。2007年于南开大学获学士学位，2012于中科院数学与系统科学研究院获博士学位。研究领域主要包括非线性不确定系统的智能控制与滤波，分布式估计，飞行器系统控制等，并致力于实际系统控制与状态估计中基础理论问题的提炼与解决。目前针对高性能飞行器的姿态控制、目标估计等问题提出了若干新方法，与合作者提出的一些算法已经用于航空航天院所的实际产品中。主持多项国家基金委课题，863子课题，军委国创特区课题等。获多项国际会议优秀论文奖。入选国家优青、中国科协青年人才托举工程（特殊领域）、中国科学院青年创新促进会会员。目前担任IFAC Journal of Control Engineering Practice, 《系统科学与数学》等杂志编委；担任中国仿真学会理事，中国自动化学会控制理论专委会副秘书长。获2020年度军队科学技术奖一等奖（排名第2）。