自动控制理论（2）

自动控制理论是自动化学科核心专业基础课，也是研究和设计复杂工程控制系统的理论基础。本课程是自动控制理论（1）的后续课程，讲授现代控制理论的基本内容，系统介绍基于状态空间描述的控制系统的分析和综合方法。

与系统建模及分析有关的内容包括控制系统的状态空间描述，线性变换和特征值规范型，线性系统状态方程的解，预解矩阵和矩阵指数，渐近稳定性，状态的能控性和能观性，能控性及能观性的判据和规范型，系统的标准结构分解，由状态方程导出传递函数，传递函数和能控能观性的关系，传递函数的实现和最小实现，状态反馈和输出反馈，反馈对能控性和能观性的影响等。

与系统综合有关的内容包括基于状态反馈的极点配置，状态的全维和降维观测器，用变分法/极大值原理求解最优控制问题，线性系统二次型指标最优控制问题，李雅普诺夫稳定性概念，李雅普诺夫间接法和直接法等。

课程发展的主要历史沿革：

清华大学是新中国最早开设与控制理论相关的课程的高校之一。20世纪60年代之前在自动控制系、电机工程系、动力机械系等由钟士模、吴麒、郑维敏、方崇智教授等开设了控制理论或调节原理课程。自70年代建立自动化系后，全校多数研究、讲授控制理论的教师集中到自动化系。该课程一直是自动化系的核心专业基础课程，系的历届领导十分知识课程的建设。自动化系成立后，首先由吴麒、郑维敏、方崇智教授组织、讲授全系的自动控制理论课程。后由郑大钟、戴忠达、王诗宓教授继续组织自动控制理论课程的建设，并于1990年获“清华大学教学工作优秀成果二等奖”。一开始，全系学生分几个大班修读自动控制理论课程。后来由系教学副主任统筹协调，首先做到全系分班授课，统一考试；然后逐步做到全系统一授课，统一考试。而且在90年代，就进行英语授课的尝试，取得良好效果。在此期间，出版了两套教材。吴麒教授主编的《自动控制原理》采用“数学描述统一，工程处理分开”的方法妥善地处理经典控制理论和状态空间方法的联系和区别。戴忠达教授主编的《自动控制理论基础》则将两种方法结合起来统一编写。吴麒教授主编的《自动控制原理》也一直是国内比较有影响的教材之一。为提高学生的阅读和理解能力，扩展学生知识，本课程一直选用最新翻译的国外教材或原文教材作为教学参考书。在建设国家级精品课期间，吴麒、王诗宓教授完成了《自动控制原理》（第2版）的编写出版，其中删除、简化了一些陈旧或单纯计算作图的知识，增加了与学科新成果有关的章节。《自动控制理论》课程于2007年和2016年先后获得国家级精品课和国家级精品资源共享课程称号。