电气与控制工程学院 课程教学大纲 课程名(COURSE TITLE): 现代控制工程基础 课程代码(COURSE CODE): 7328701 学分(CREDIT VALUE): 5 开课单位(DEPARTMENT/UNIT)：自动化系 版本(VERSION): DG7328701-202111自动化 课程负责人 (COURSE COORDINATOR): 徐继宁 (签章) 北方工业大学电气与控制工程学院 2021年11月
电气与控制工程学院 课程教学大纲 课 程 名（COURSE TITLE）： 现代控制工程基础 课程代码（COURSE CODE）： 7328701 学 分（CREDIT VALUE）： 5 开课单位（DEPARTMENT/UNIT）： 自动化系 版 本（VERSION）： DG7328701-202111 自动化 课程负责人 （COURSE COORDINATOR）： 徐继宁 (签章) 北方工业大学 电气与控制工程学院 2021 年 11 月
目录 1课程基本信息 2毕业要求与课程目标… 4 2.1本课程支撑的毕业要求观测点 2.2课程目标. 4 2.3毕业要求与课程目标的关系 3课程内容及安排 3.1课程学时总体安排」 3.2各知识单元内容和预期学习目标 .6 4课堂教学设计和实施载体。 5课程实验教学. .14 5.1实验名称和安排 14 5.2实验要求和教学组织 .15 5.3实验预习和实验报告要求 .19 5.4实验教学在能力培养方面的具体措施 19 6课程考核方案和依据 19 6.1课程考核方案 .20 6.2课程各考核项评价依据和标准」 20 7本次修订说明 22 8其他需要说明的问题
2 目 录 1 课程基本信息.............................................................................................................................. 3 2 毕业要求与课程目标.................................................................................................................4 2.1 本课程支撑的毕业要求观测点....................................................................................4 2.2 课程目标...........................................................................................................................4 2.3 毕业要求与课程目标的关系....................................................................................... 5 3 课程内容及安排..........................................................................................................................6 3.1 课程学时总体安排.........................................................................................................6 3.2 各知识单元内容和预期学习目标............................................................................... 6 4 课堂教学设计和实施载体....................................................................................................... 12 5 课程实验教学............................................................................................................................ 14 5.1 实验名称和安排........................................................................................................... 14 5.2 实验要求和教学组织.................................................................................................. 15 5.3 实验预习和实验报告要求....................................................................................... 19 5.4 实验教学在能力培养方面的具体措施................................................................... 19 6 课程考核方案和依据...............................................................................................................19 6.1 课程考核方案................................................................................................................20 6.2 课程各考核项评价依据和标准.................................................................................20 7 本次修订说明............................................................................................................................ 22 8 其他需要说明的问题...............................................................................................................22
1课程基本信息 课程名称（中文）现代控制工程基础 课程名称（英文） Foundation of Modern Control Engineering 课程计划学时 80 课外学时建议 108 计划学时构成线下理论学时44线上理论学时20实验学时16 课外学时要求 线上学习要求：28 自主学习建议学时：80 先修课名称 复变函数与积分变换 适用专业年级自动化专业2021级及以后年级 开课单位 自动化系 本课程是自动化专业的专业必修课。课程内容包括经典控制和现代控制两 部分的基础理论，属于控制科学和工程领域。目标是让学生初步掌握控制理论 的常用建模描述方法、系统时频域分析，以及系统校正、极点配置和系统镇定 课程简介 方法。课程为后续各类自动控制系统的深入学习、应用和研究莫定知识和方 基础，为工程领域的控制系统建模、分析和设计提供理论指导。该门课理论性 较强，需要一定的数学基础。结课采用闭卷考试，总评成绩由考试、实验、线 上学习记录和平时练习成绩构成。 基础资料： (1)《自动控制原理》（第七版）胡寿松.科学出版社.2019年1月 (2)《现代控制理论》（第三版）刘豹主编，机械工业出版社，2006年7月 (3)《自动控制原理实验指导书》自控原理实验室，2020年9月 (4)课程电子课件、配套线上测试题 散材和学习资源参考资料： (1)《自动控制原理》（第二版）程鹏主编.高等教育出版社.2010.4 (2)《线性系统理论》（第二版）郑大钟.清华大学出版社2002.10 (3)Modern Control Systems,Eleventh Edition,Richard C.Dorf,Robe H.Bishop.Publication House of Electronics Industry.2009 (4)《自动控制原理实验教程》郑勇、徐继宁等，国防工业出版社.2010年 (5)教师推荐的其它M00C和课程资源 遥 大纲版本号 DG7328701-202111自动化 前一版本号 DG7328701-201912自动化 大纲修订人 徐继宁、郑勇、刘蕾 修订时间 2021.11
3 1 课程基本信息 课程名称（中文） 现代控制工程基础 课程名称（英文） Foundation of Modern Control Engineering 课程计划学时 80 课外学时建议 108 计划学时构成 线下理论学时 44 线上理论学时 20 实验学时 16 课外学时要求 线上学习要求：28 自主学习建议学时：80 先修课名称 复变函数与积分变换 适用专业年级 自动化专业 2021 级及以后年级 开课单位 自动化系 课 程 简 介 本课程是自动化专业的专业必修课。课程内容包括经典控制和现代控制两 部分的基础理论，属于控制科学和工程领域。目标是让学生初步掌握控制理论 的常用建模描述方法、系统时频域分析，以及系统校正、极点配置和系统镇定 方法。课程为后续各类自动控制系统的深入学习、应用和研究奠定知识和方法 基础，为工程领域的控制系统建模、分析和设计提供理论指导。该门课理论性 较强，需要一定的数学基础。结课采用闭卷考试，总评成绩由考试、实验、线 上学习记录和平时练习成绩构成。 教材和学习资源 基础资料： （1）《自动控制原理》（第七版）胡寿松.科学出版社.2019 年 1 月 （2）《现代控制理论》（第三版）刘豹主编，机械工业出版社，2006 年 7 月 （3）《自动控制原理实验指导书》 自控原理实验室，2020 年 9 月 （4） 课程电子课件、配套线上测试题 参考资料： （1）《自动控制原理》（第二版） 程鹏 主编.高等教育出版社.2010.4 （2）《线性系统理论》（第二版）郑大钟.清华大学出版社.2002.10 （3）Modern Control Systems, Eleventh Edition, Richard C. Dorf, Rober H. Bishop. Publication House of Electronics Industry. 2009 （4）《自动控制原理实验教程》郑勇、徐继宁等，国防工业出版社.2010 年 （5） 教师推荐的其它 MOOC 和课程资源 大纲版本号 DG7328701-202111 自动化 前一版本号 DG7328701-201912 自动化 大纲修订人 徐继宁、郑勇、刘蕾 修订时间 2021.11
课程负责人 徐继宁（签字） 实验教学审核人 胡长斌（签字） 专业负责人 李志军 审核时间 2021.11 学院批准人 徐继宁（签字） 批准时间 2021.11 2毕业要求与课程目标 2.1本课程支撑的毕业要求观测点 本课程设置了3个毕业要求观测点，如下： (1)毕业要求观测点1-2： 能够针对具体的复杂工程问题进行数学建模和求解。 (2)毕业要求观测点2-1： 能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，对自动化相关领域复杂工 程问题的工艺流程、关键环节和重要参数进行识别和判断。 (3)毕业要求观测点3-2： 能够针对特定需求，设计满足自动化相关领域的系统、单元（部件）或工艺 流程。 2.2课程目标 根据自动化专业毕业要求指标点，本课程设置了7个课程的知识能力目标 (简称：XDKZGC-X)。根据教育部和学校要求，课程设置了2个素质目标，不做 输出目标考核。 KDKZGC-1:理解控制理论基本概念和基本原理 围绕自动控制、系统，系统建模、系统分析、系统校正，能控能观性、极点 配置、状态观测器等核心内容，对经典控制理论、现代控制理论的基本概念、基 本原理和方法分别具备识记、复述、区分、举例、解释、关联分析等不同层次的 理解和直接应用能力。 XDKZGC--2:实现基本线性系统的数学描述和模型转换 完成基本线性连续和离散系统数学模型的建立、转化、等效和计算，包括
4 课程负责人 徐继宁（签字） 实验教学审核人 胡长斌（签字） 专业负责人 李志军 审核时间 2021.11 学院批准人 徐继宁 （签字） 批准时间 2021.11 2 毕业要求与课程目标 2.1 本课程支撑的毕业要求观测点 本课程设置了 3 个毕业要求观测点，如下： （1）毕业要求观测点 1-2： 能够针对具体的复杂工程问题进行数学建模和求解。 （2）毕业要求观测点 2-1： 能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，对自动化相关领域复杂工 程问题的工艺流程、关键环节和重要参数进行识别和判断。 （3）毕业要求观测点 3-2： 能够针对特定需求，设计满足自动化相关领域的系统、单元（部件）或工艺 流程。 2.2 课程目标 根据自动化专业毕业要求指标点，本课程设置了 7 个课程的知识能力目标 （简称：XDKZGC-X）。根据教育部和学校要求，课程设置了 2 个素质目标，不做 输出目标考核。 XDKZGC-1：理解控制理论基本概念和基本原理 围绕自动控制、系统，系统建模、系统分析、系统校正，能控能观性、极点 配置、状态观测器等核心内容，对经典控制理论、现代控制理论的基本概念、基 本原理和方法分别具备识记、复述、区分、举例、解释、关联分析等不同层次的 理解和直接应用能力。 XDKZGC-2：实现基本线性系统的数学描述和模型转换 完成基本线性连续和离散系统数学模型的建立、转化、等效和计算， 包括
微分（差分）方程，（脉冲）传递函数、结构图、状态空间描述等。 ⅫKZGC-3:理解并应用时域响应法和根轨迹法进行线性系统分析 描述和举例、解释基于激励响应方法的线性系统时域分析法原理，进行稳 定性、动态特性和稳态特性的数学计算和图形表达。 解释、描述、计算根轨迹和系统性能的关系，正确绘制根轨迹，基于根轨迹 进行性能分析。 XDKZGC-4:基于状态空间描述进行线性连续系统分析 能够理解状态转移矩阵的概念，能够计算控制系统状态空间表达式的解：能 够理解、解释、判定线性系统的能控性、能观性和李雅普诺夫稳定性。 XDKZGC-5:理解和应用频域响应法进行线性系统分析 举例、解释和描述线性系统幅频关系、相频关系，以及与传递函数、频率特 性之间的关系，正确绘制线性系统Bode图、Nyquist图，理解、解释Nyquist稔 定判据并可运用其解决判稳问题，完成SS0系统频域响应和频域性能指标的数 学计算问题。 XDKZGC--6:基于系统思维进行系统性能改善和系统设计 能够从“功能（或目的）、要素、链接”的系统视角解构分析对象。能够复 述、分辨不同的校正方法。能从系统性能改善的角度理解并解释串联超前校正和 串联滞后校正的工作原理：并能根据性能指标要求正确选择和运用合适的方法， 达到校正目标。能够理解和正确运用闭环系统极点配置方法，以及基于全维状 态观测器的系统设计方法。 DK2CC-7:能够进行基本线性离散系统的性能分析 能够使用线性离散系统数学模型进行稳定性和稳态性能的分析和计算，仿真 和分析辨别时域动态响应的性能。 KDKZGC-8:建立科学世界观 ⅫKZGC-9:建立符合社会主义道德要求的价值观 2.3毕业要求与课程目标的关系 染展剥点赞表慧 课程目标 贡献
5 微分（差分）方程，（脉冲）传递函数、结构图、状态空间描述等。 XDKZGC-3：理解并应用时域响应法和根轨迹法进行线性系统分析 描述和举例、解释基于激励-响应方法的线性系统时域分析法原理，进行稳 定性、动态特性和稳态特性的数学计算和图形表达。 解释、描述、计算根轨迹和系统性能的关系，正确绘制根轨迹，基于根轨迹 进行性能分析。 XDKZGC-4：基于状态空间描述进行线性连续系统分析 能够理解状态转移矩阵的概念，能够计算控制系统状态空间表达式的解；能 够理解、解释、判定线性系统的能控性、能观性和李雅普诺夫稳定性。 XDKZGC-5：理解和应用频域响应法进行线性系统分析 举例、解释和描述线性系统幅频关系、相频关系，以及与传递函数、频率特 性之间的关系，正确绘制线性系统 Bode 图、Nyquist 图，理解、解释 Nyquist 稳 定判据并可运用其解决判稳问题，完成 SISO 系统频域响应和频域性能指标的数 学计算问题。 XDKZGC-6：基于系统思维进行系统性能改善和系统设计 能够从“功能（或目的）、要素、链接”的系统视角解构分析对象。能够复 述、分辨不同的校正方法。能从系统性能改善的角度理解并解释串联超前校正和 串联滞后校正的工作原理；并能根据性能指标要求正确选择和运用合适的方法， 达到校正目标。 能够理解和正确运用闭环系统极点配置方法，以及基于全维状 态观测器的系统设计方法。 XDKZGC-7：能够进行基本线性离散系统的性能分析 能够使用线性离散系统数学模型进行稳定性和稳态性能的分析和计算，仿真 和分析辨别时域动态响应的性能。 XDKZGC-8：建立科学世界观 XDKZGC-9：建立符合社会主义道德要求的价值观 2.3 毕业要求与课程目标的关系 毕业 要求 观测点 支撑 程度 支撑 权重 课程目标 贡献 度