現代控制理論基礎(西北工業大學提供的慕課)

課程性質

課程定位

現代控制理論基礎能夠使學生全面掌握線性系統理論和最優控制理論的基本原理和基本設計方法，對現代控制方法與發展方向有較為全面的了解，為學生今後從事飛行器控制領域的理論研究和工程設計工作打下一個堅實的基礎。

適應對象

現代控制理論基礎慕課主要定位於中國國內高等院校自動化、探測制導與控制技術、兵器科學與技術、飛行器設計等專業的高年級本科生和研究生進行網路公開的專業課程學習和考核使用，同時也可為航天、航空、航海和自動化領域從事實際工程的設計人員提供基本知識的培訓和考試。

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2017年04月18日—2017年07月09日	郭建國、趙斌、盧曉東、周軍	2-4小時每周	5364人
第2次開課	2018年02月26日—2018年05月28日	郭建國、趙斌、周軍	4小時每周	12777人
第3次開課	2019年02月25日—2019年05月25日	郭建國、趙斌、郭宗易		7160人
第4次開課	2020年02月17日—2020年05月15日	郭建國、趙斌、郭宗易		10454人

（註：表格內容參考資料）

課程簡介

該課程分為十個周的內容，分別講述了緒論、狀態空間描述的下的動態方程、系統動態方程的建立、線性定常連續系統狀態方程的解、穩定性與穩定性判據、能控性與能觀測性、狀態反饋與狀態觀測器、變分法在最優控制的套用、極小值原理與動態規劃法、二次型性能指標的線性系統最優控制等內容。此外，在每一周任務下，還包含單元測試與單元作業等小節的內容。

課程大綱

第一周緒論

現代控制科學的內涵、控制理論的發展狀況和現代控制理論的知識體系

緒論單元測試

緒論單元作業

第二周狀態空間描述的下的動態方程

狀態空間描述的基本概念

第二周單元測試1

第二周單元作業

第三周系統動態方程的建立

具體物理系統動態方程的建立

基於傳遞函式方框圖的動態方程

系統動態方程典型形式的建立

第三周單元測試

第三周單元作業

第四周線性定常連續系統狀態方程的解

線性定常連續系統狀態方程的解

線性離散系統的動態方程及其解

第四周單元測試

第四周單元作業

第五周穩定性與穩定性判據

李亞普諾夫穩定性理論

線性定常連續系統的穩定性判據

第五周單元測試

第五周單元作業

第六周能控性與能觀測性

凱萊-哈密爾頓定理

線性定常連續系統的能控性

線性定常連續系統的能觀測性

對偶原理

線性定常系統的規範形結構分解

第六周單元測試

第六周單元作業

第七周狀態反饋與狀態觀測器

反饋對系統特性的影響

狀態反饋

全維狀態觀測器

第七周單元測試

第七周單元作業

第八周變分法在最優控制的套用

最優控制概述

無約束條件泛函極值

有約束條件的泛函極值

變分法求解最優控制

第八周單元測試

第八周單元作業

第九周極小值原理與動態規劃法

極小值原理

動態規劃法

第九周單元測試

第九周單元作業

第十周二次型性能指標的線性系統最優控制

線性連續系統狀態調節問題

線性連續系統輸出調節器問題

線性連續系統輸出跟蹤器問題

第十周單元測試

第十周單元作業

（註：課程大綱排版從左到右列）

課前預備

預備知識

自動控制原理、高等數學作為直接基礎知識進行學習，大學物理、模擬電路原理作為輔助知識進行學習。

學習資料

現代控制理論基礎課程資料為《現代控制理論基礎》與《現代控制理論基礎》電子教材。

書名	作者	ISBN	出版時間	出版社
《現代控制理論基礎》	周鳳岐、周軍、郭建國	978-7-5612-3042-8	2011年	西北工業大學出版社
《現代控制理論基礎》電子教材	郭建國，趙斌等	978-7-88910-169-1	2017年	西北工業大學音像電子出版社

（註：參考資料來源）

授課目標

掌握線性系統理論和最優控制理論的基本原理和基本設計方法，能夠為開展控制領域的理論研究和工程設計工作提供基礎。

所獲榮譽

2018年，該課程被中華人民共和國教育部認定為“國家精品線上開放課程”。

教師簡介

郭建國：男，碩士生導師，西北工業大學航天學院教授，主要從事飛行器制導與控制技術、先進控制理論與套用等方面的研究工作。

趙斌：男，博士，碩士生導師，西北工業大學航天學院副教授。

郭宗易：男，博士，西北工業大學航天學院精確制導與控制研究所副研究員。主要從事飛彈、高超聲速飛行器等飛行器精確制導與控制技術先進控制理論及套用等方面的研究工作。