自适应控制与最优控制课程教学大纲一、课程基本信息中文名称：自适应控制与最优控制英文名称：Adaptive Control and Optimal Control开课学院：电气信息学院 课程编码：s0811403学分：2 总学时：32适用专业：控制科学与工程，电力系统及其自动化，机械制造及其自动化等。修读基础:学生在修读该课程前，应先修自动控制理论，现代控制理论，线性代数，最优化理论与方法等课程，掌握相关的理论基础。主讲教师： 二、课程目的任务1.课程地位作用自适应控制与最优控制是控制科学与工程硕士研究生专业课程，本课程设置的目的是使硕士研究生在先修课程的基础上，进一步了解掌握自适应控制和最优控制的有关理论、方法及应用，为从事控制领域的更深入理论研究和工程应用工作打下坚实的理论基础。2.课程主要内容本课程包括自适应控制和最优控制两部分内容。自适应控制理论部分在介绍自适应控制的基本概念、自适应控制系统的构成原理以及自适应控制理论的应用及发展情况的基础上，重点讲解两类主要的自适应控制系统，即自校正控制系统和模型参考自适应控制系统。自校正控制系统和模型参考自适应控制系统的理论与方法也是这一部分教学内容的难点。最优控制理论部分首先说明最优控制问题的提出，给出最优控制问题的数学描述，重点讲解确定性系统最优控制的三个基本理论：最优控制中的变分法、极小值原理和动态规划方法，同时对线性二次型问题进行介绍。这部分教学内容的主要难点是极小值原理和动态规划方法。3.学生应达到的基本要求通过本课程的学习要求学生掌握自适应控制和最优控制的基本概念、基本方法、系统的构成原理以及应用及发展情况，为毕业后从事控制领域工作打下坚实的基础。三、教学内容与学时分配第一部分 自适应控制 16 学时这部分教学内容要求学生课外学习时间不少于 16 学时。第 1 章 绪论 1 学时1.1 自适应控制的概念1.2 自适应控制系统的类型1.3 自适应控制的理论问题1.4 自适应控制的应用概况第 2 章 自适应控制的理论基础 5 学时2.1 Lyapunov 稳定性理论2.2 正实性和正实引理2.3 超稳定性理论2.4 实时参数估计2.5 随机控制基础第 3 章 模型参考自适应控制系统 5 学时3.1 模型参考自适应系统的设计问题3.2 局部参数最优化设计方法3.3 用 Lyapunov 稳定性理论设计模型参考自适应系统3.4 基于超稳定性理论的模型参考自适应系统设计3.5 自适应模型跟随控制系统3.6 离散时间模型参考自适应系统设计第 4 章 自校正控制系统 5 学时4.1 随机性和预测性自校正控制4.2 极点配置自校正技术4.3 自校正 PID 控制第二部分 最优控制 16 学时这部分教学内容要求学生课外学习时间不少于 20 学时。第 1 章 绪论 0.5 学时第 2 章 静态优化函数的极值问题 1.5 学时2.1 无约束条件的函数极值问题2.2 有约束条件的函数极值问题第 3 章 用变分法解最优控制泛函极值问题 2 学时3.1 变分法基础3.2 无约束条件的泛函极值问题3.3 有约束条件的泛函极值动态系统的最优控制问题第 4 章 极小值原理及其应用 4 学时4.1 经典变分法的局限性4.2 连续系统的极小值原理4.3 最短时间控制问题4.4 最少燃料控制问题4.5 离散系统的极小值原理第五章 线性系统二次型指标的最优控制线性二次型问题 4 学时5.1 引言5.2 线性二次型问题的提法5.3 终端时间有限时连续系统的状态调节器问题5.4 稳态时连续系统的状态调节器问题5.5 离散系统的线性二次型问题5.6 伺服跟踪问题5.7 设计线性二次型最优控制的若干问题第 6 章 动态规划 4 学时6.1 多级决策的例子最短时间问题6.2 最优性原理6.3 用动态规划方法解资源分配问题6.4 用动态规划求离散最优控制6.5 连续系统的动态规划6.6 动态规划与极小值原理四、考核方式与成绩评定1.考核方式：闭卷笔试。2.成绩评定办法：平时成绩（30%）+ 期末考试成绩（ 70%）。五、教材及主要参考书目教材刘小河等 自适应控制理论及应用 科学出版社 2011张洪钺等 最优控制理论与应用 高等教育出版社 2006主要参考书目徐湘元 自适应控制理论与应用 电子工业出版社 2007李清泉 自适应控制系统理论、设计与应用 科学出版社 1990韩曾晋 自适应控制 清华大学出版社 1995王朝珠等 最优控制原理 科学出版社 2003邢继祥等 最优控制应用基础 科学出版社 2003刘培玉等 最优控制系统设计 大连理工大学出版社 2000六：其他需要说明的问题大纲执笔人：黄梓瑜大纲审批机构： 电气信息学院学术（或教授）委员会2015 年 9 月 1 日