2019年西南石油大學電氣信息學院碩士研究生考試大綱-非線性控制理論

1、《非線性控制理論》課程教學大綱一、課程基本信息一、課程基本信息中文名稱：非線性控制理論英文名稱：NonlinearControlThey開課學院：電氣信息學院課程編碼：S0811301學分：2總學時：36適用專業(yè)：控制科學與工程學術碩士學位研究生、控制工程專業(yè)學位研究生修讀基礎:現(xiàn)代控制理論、線性控制理論主講教師：二、課程目的任務二、課程目的任務1.課程地位作用由于復雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng)大都是非線性的，因此，非線性控制理論越來越得到廣泛

2、重視和應用，成為控制理論界非?；钴S的一個研究領域。本課程較全面地介紹了非線性控制理論中的基本內(nèi)容，主要內(nèi)容包括：非線性控制系統(tǒng)概述，相平面分析，描述函數(shù)法及其應用，李雅普諾夫方法穩(wěn)定性理論及其應用，滑模變結(jié)構(gòu)控制方法以及微分幾何控制方法。本課程從系統(tǒng)特性分析和綜合設計兩個方面介紹了非線性控制的一般問題，探討了其分析方法及進行設計的工程途徑，通過本課程的學習，重點要求學生掌握非線性控制的基本原理和基本方法，以及在實際工業(yè)過程中運用非線性控

3、制理論分析和解決問題的技巧，提高運用非線性控制方法解決實際工業(yè)過程控制問題的能力。2.課程主要內(nèi)容第一章：非線性控制理論概述（4學時）目的與要求：通過本章的學習，要求學生掌握非線性系統(tǒng)的基本概念、數(shù)學描述、非線性控制系統(tǒng)的復雜性能以及常見的非線性系統(tǒng)設計與分析方法。主要內(nèi)容：1.1非線性系統(tǒng)控制概述1.2非線性控制系統(tǒng)的數(shù)學描述1.3非線性系統(tǒng)特性1.4常見的非線性系統(tǒng)分析與設計方法重點：非線性控制系統(tǒng)的數(shù)學描述、非線性系統(tǒng)特性。難點：

4、非線性系統(tǒng)特性。第二章：相平面分析（4學時）目的與要求：相平面法分析是一種研究二階非線性系統(tǒng)的圖解方法。通過本章的學習，要求學生掌握相平面的相關概念，繪制相平面圖的方法，掌握借助于相平面分析提供的簡單圖形工具來研究二階系統(tǒng)的方法。主要內(nèi)容：2.1相平面的基本概念2.2相軌跡的繪制方法2.3非線性系統(tǒng)的相平面分析重點：相軌跡的繪制方法、非線性系統(tǒng)的相平面分析。難點：伴隨型非線性系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制、仿射非線性系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制、幾種新型

5、的滑模變結(jié)構(gòu)控制器設計方法。第六章：非線性系統(tǒng)微分幾何理論（7學時）目的與要求：本章從微分幾何的角度討論非線性控制系統(tǒng)的一些類似于線性系統(tǒng)的基本特征，通過本章的學習，要求學生熟練掌握非線性系統(tǒng)的局部可控性和可觀測性以及系統(tǒng)的局部可控和可觀測分解形式，從而能對非線性系統(tǒng)的基本性質(zhì)有較為深刻的理解。理解非線性系統(tǒng)的局部反饋特性和局部精確線性化和部分線性化問題，以及反饋控制幾何理論的應用。主要內(nèi)容：6.1微分幾何基本知識6.2非線性控制系統(tǒng)的

6、局部性質(zhì)6.3反饋控制系統(tǒng)的基本理論6.4反饋控制系統(tǒng)的幾何特性6.5反饋控制幾何理論的應用6.6非線性控制系統(tǒng)的全局正則型結(jié)構(gòu)及其應用重點：非線性控制系統(tǒng)的局部性質(zhì)、反饋控制系統(tǒng)的幾何特性、反饋控制幾何理論的應用。難點：非線性控制系統(tǒng)的局部性質(zhì)、非線性控制系統(tǒng)的全局正則型結(jié)構(gòu)及其應用。3.學生應達到的基本要求本課程是控制科學與工程以及控制工程研究生課程的專業(yè)核心課，要求學生在理解非線性控制系統(tǒng)的研究對象、一般問題及處理方法等基本內(nèi)容的

7、基礎上，掌握相平面分析方法以及如何應用描述函數(shù)法設計非線性控制器；通過對李雅普諾夫穩(wěn)定性基本定理和構(gòu)造李雅普諾夫函數(shù)方法的學習，重點掌握基于李雅普諾夫方法的非線性控制及其在實際系統(tǒng)中的具體應用；理解非線性系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制的基本原理和設計方法，以及非線性微分幾何理論。通過對本課程的學習，能對非線性控制系統(tǒng)有較深入的認識，為研究非線性控制系統(tǒng)或處理非線性控制問題打下較堅實的理論基礎。三、教學內(nèi)容與學時分配三、教學內(nèi)容與學時分配第一章：非