课堂教学采取讲授、课堂讨论、提问等形式，以讲授作为最基本的课堂教学方式；采用传统教学方法与现代多媒体教育技术相结合并借助MATLAB软件辅助课堂教学的“以项目实践为导向的研究生素质培养模式”教学方法开展教学活动；加强实践教学环节，理论联系实际，通过MATLAB软件的应用，加强学生对理论知识的理解；建有课程网站，网络教学资源丰富，网上辅导答疑效果显著，真正成为“传道、授业、解惑”的平台。教书育人，建立新型的师生关系。教师的职责不仅仅是答疑解惑、传授知识--教书，更重要的是能力和素质的培养--育人。因此，我们在掌握学生学习动态的同时，还注意观察和了解学生的思想动态。除在课堂上结合专业应用实例和发展前景教育学生要热爱自己的专业、要掌握本专业的基本技能，树立正确的人生观外，还经常利用课间、课后等课余时间，与他们促膝谈心，了解他们的心理状态和生活、学习上遇到的困难，并尽可能的为他们排忧解难，成为他们的良师益友。在这种新型的师生关系下，教学效果明显提高。

选用普通高等教育十一五国家级规划教材刘豹主编的《现代控制理论》、于长官主编的《现代控制理论》作为参考书并编写了课程讲义，最终2017年主持人主编出版了《现代控制理论》研究生教材，另外完善了《现代控制理论实验指导书》。实践性教学在江西省实验示范中心电类基础实验中心完成，拥有自动控制和计算机仿真实验室等，计算机仿真实验室计算机共有60多台；《现代控制理论》课程的CAI课件、教案、大纲、案例库、实验以及教学文件与参考资料已上网开放。这样可充分利用网络和多媒体技术，以提高教学内容的科学性、先进性和趣味性，加强学生与老师的实时交流，使广大学生得到最优质的教学资源．还可以方便学生在不同时间、不同地点根据自己的需要进行自主化、个性化学习。

同行专家评价：课题组针对课程构建了适合于一般工科院校机械工程和热能工程等硕士专业“现代控制理论”课程的知识体系，形成了以陶瓷行业工程为背景的分析应用能力培养方式；立足于本校专业的人才培养目标，特别注重学生创新精神和实践能力的培养，形成了以综合设计性实验为核心、基础性实验为基础、开放式实验为提高、虚拟实验为拓展的多层次立体化的实践教学体系。遵循“以项目实践为导向的研究生素质培养模式”教学方法开展教学活动，所指导的研究生获得省级智能计算与互联网+创新设计大赛一等奖1和三等奖各1项。整体教学效果优良。

 学生评价：朱永红老师讲授的课程深入浅出，通俗易懂，将传统教学与现代多媒体技术、案例化教学、仿真实践教学有机结合，形成一套特色鲜明、教学效果优良的教学方法，本门课程教学方法还有助于我们学生更好地开展研究工作。该课程教学效果好。

 总之，该课题组针对该课程采用传统教学方法与现代多媒体教育技术相结合并借助MATLAB软件辅助课堂教学的“以项目实践为导向的研究生素质培养模式”教学方法开展教学活动，获得良好的教学效果。课题组成员参加的“以项目实践为导向的研究生素质培养模式研究与实践”项目获得2017年获江西省教学成果二等奖，所指导的研究生获得省级智能计算与互联网+创新设计大赛一等奖1和三等奖各1项。课题组主持了该课程省级研究项目“面向硕士研究生的基于Matlab《现代控制理论》教学模式改革与实践”1项，发表了相应的教学改革研究论文1篇。这些均反映该课程建设取得了较好的效果。

        (1) 现代控制理论，朱永红，王建宏编著，江苏凤凰美术出版社，2017年

       (2) 现代控制理论，刘豹，机械工业出版社，2003年

    (3) 线性系统理论，郑大钟，清华大学出版社，2002年

    (4) 现代控制理论，于长官，哈尔滨工业大学出版社，2003年

《现代控制理论》课程教学大纲

课程英文名称：Modern Control Theory 

课程编号：ABJD0422        

    适用专业：机械工程、热工研究生

课程类型：学位课                                                  学时及学分：60学时/3学分

先修课程：矩阵论、高等数学、线性代数、自动控制原理等

一、基本目的

 通过本课程的学习, 使学生了解现代控制理论在国民工农业生产、交通运输、国防以及国民经济的各个部门中的作用并使学生掌握建立工业控制系统模型以及分析综合控制系统的方法从而培养学生分析以及设计各种系统提供理论依据，为今后工作和课题研究打下基础。

二、教学基本内容及要求

1、控制系统状态空间描述（12学时）

 (1) 熟悉状态空间描述的基本概念，掌握由系统的运动规律建立状态空间模型的方法。

  （2）掌握系统的一般时域描述化为状态空间描述方法。

  （3）掌握系统的频域描述化为状态空间描述方法。

  （4）掌握根据状态变量图列写线性系统的状态空间描述方法。

  （5）掌握根据系统方块图导出状态空间描述方法。

    (6) 掌握根据系统状态空间描述导出系统传递函数模型方法。

    (7) 了解将状态方程化为规范形式方法。

2、控制系统状态空间表达式的解（10学时）

（1）学会求解线性定常系统的自由运动方程。

（2）掌握根据状态转移矩阵求解自由运动方程方法。

（3）熟悉状态转移矩阵性质。

（4）学会求解线性定常系统的受控运动。

（5）了解离散系统的状态空间描述形式以及求解方法。

3、控制系统的能控性和能观性（10学时）

（1）熟悉能控性和能观性的概念。

（2）掌握线性定常系统的能控性判据。

（3）掌握线性定常系统的能观性判据。

（4）了解能控规范型和能观测规范型形式。

（5）熟悉能控性和能观测性的对偶原理。

4、控制系统的李亚普诺夫稳定性分析（10学时）

（1）了解李亚普诺夫第一、二法的概念。

（2）理解李亚普诺夫意义下的稳定性概念。

（3）掌握用李亚普诺夫稳定性定理分析稳定性方法。

（4）熟练掌握线性系统的李亚普诺夫稳定性分析方法。

5、状态反馈和状态观测器（10学时）

（1）熟悉状态反馈和输出反馈的基本概念。

（2）掌握单输入—单输出状态反馈系统的极点配置法。

（3）熟悉状态重构的基本概念。

（4）掌握观测器极点配置方法。

三、各章内容的重点、难点、深度和广度

本大纲所列内容对概念、理论从高到低用“熟练掌握”、“掌握”，“熟悉”、、“会”、“了解”、等区分对知识的要求。“熟练掌握”“及“掌握”“、”熟悉“的内容是重点难点，教师必须讲深讲透，并采用启发法教学。

线性控制系统的状态空间描述采取用电路例子来引入概念，然后讲解各种模型转换为状态空间描述形式的方法。线性控制系统的状态方程的求解采取先讲解自由运动方程的求解导出状态转移矩阵的求解方法，继而导出受控运动方程的求解方法。重点掌握李氏定理的应用方法。掌握线性定常系统的能控性判据以及能观性判据。掌握线性定常系统的极点配置设计控制器的方法以及观测器的设计方法。

四、实验内容（8学时）

   实验一 用MATLAB分析状态空间模型（2学时）

实验目的：

①学习系统状态空间表达式的建立方法、了解系统状态空间表达式于传递函数相互转换的方法；

②通过编程、上机调试，掌握系统状态空间表达式与传递函数相互转换方法。

   实验二 利用MATLAB求解系统的状态方程（2学时）

实验目的：

①学习系统齐次、非齐次状态方程求解的方法，计算矩阵指数，求状态响应；

②通过编程上机调试，掌握求解系统状态方程的方法，学会绘制状态响应曲线；

③掌握MATLAB导出连续状态空间模型的离散化模型的方法。

  实验三 线性系统极点配置控制器设计（2学时）

实验目的：

①通过实验熟悉Matlab的仿真实验方法；

②学会使用Matlab设计极点配置控制器方法；

③通过实验进一步加深设计极点配置控制器方法的理解。

   实验四  线性系统观测器设计（2学时）

实验目的：

①通过实验熟悉Matlab的仿真实验方法；

②学会使用Matlab设计线性系统的观测器方法；

③通过实验进一步加深对构造观测器方法的理解；

④学会用Visio加工仿真图。

五、指定教材及教学参考书

   1、指定教材：现代控制理论，于长官，哈尔滨工业大学出版社，2003年

2、教学参考书：

(1) 现代控制理论，刘豹，机械工业出版社，2003年

(2) 线性系统理论，郑大钟，清华大学出版社，2002年

六、学生成绩评定方法

    学生成绩的评定采取百分制。其中平时考勤和作业20%，实验成绩20%和期末考试60%。

                                                           大纲执笔人：朱永红

                                                     审核人：刘蜀阳   

                                                             2014年6月修订