《现代控制理论》研讨式综合教学方案设计.doc
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1、现代控制理论研讨式综合教学方案设计 本文在以“能力导向、学生主体、教师主导”的教学改革指导思想下,以现代控制理论为例,进行教学方法的改革,让学生积极思考问题,让学生从被动的接受者变成主动的参与者,为此引入研讨式教学方法,设计了现代控制理论研讨式教学方案。 一、引言 现代控制理论为测控专业基础课,课程主要包括状态空间的基础理论,使学生掌握必要的现代控制理论的基础知识,为后续专业课打下理论基础。因为本课程理论性较强,以课堂讲授为主,如果教学方法不当,仅仅根据课本照本宣科地向学生传授课本专业知识,很容易让学生觉得枯燥无味,挫伤学生的学习激情与主动性,严重影响学习效果。因此需要对教学方法改革,让学生积
2、极思考问题,让学生从被动的接受者变成主动的参与者,为此针对课程设计了研讨式教学方案。 二、研讨式教学方案的整体设计 课程主要是关于状态空间的基础理论,本课程以课堂教学为主,要求在理解有关状态、状态空间的基本概念基础上,理解和掌握系统矩阵与稳定性的关系,线性系统状态转移的过程,能控性、能观测性,与系统设计的关系,掌握并灵活运用极点配置,观测器设计方法对系统进行设计。通过课程实验,掌握模型转换,李亚普诺夫矩阵方程的解法,掌握运用状态反馈对系统进行极点配置的设计方法。学会应用Matlab进行控制系统辅助分析设计的基本技能,为日后解决实际工程问题奠定基础。 通过本课程学习,使学生做到对各章概念融会贯通
3、,解题方法灵活运用,分析解决实际问题。为此,现代控制理论的研讨式教学方案设计从内容结构、教学方法、训练载体、考核方式等几个方面,设计了以知识点问题为主线,将课程理论教学内容、研讨式教学、综合知识应用大作业、实验教学、考核方式相结合的教学模式。 (一)现代控制理论研讨式教学知识点 现代控制理论课程体系主要围绕建立控制系统的数学模型基础之上,学习对控制系统的分析方法和系统综合方法。即建立控制系统状态空间表达式模型,特别状态模型的三种实现能控标准型、能观标准型、约当标准型,以及各种模型之间的相互转化;在模型建立后分析控制系统的时域响应,分析控制系统的能控性和能观性,利用李亚普诺夫第二方法分析系统的稳
4、定性;为了改善系统性能,然后对系统进行综合设计,即利用状态反馈实现极点配置,为了解决状态不能直接检测的问题,利用带状态观测器进行状态反馈系统设计。 (二)现代控制理论研讨式教学模式 1.通过理论教学应掌握的知识与方法。了解自动控制与系统的基本概念、基本要求;建立控制问题的系统观,学会用控制系统的思想理解问题;掌握控制系统状态空间模型的建立方法。重点掌握由传递函数(矩阵)到状态模型的三种实现能控标准型实现、能观标准型实现、约当标准型实现;掌握如何求线性定常系统齐次状态方程和非齐次状态方程的解;掌握线性连续定常系统的能控性和能观性概念及判别准则;掌握控制系统稳定性的基本概念,重点掌握李亚普诺夫第一
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