教学内容

思政元素

思政教育举措

线性系统理论的发展过程

学科发展与时代背景息息相关，中华民族的伟大复兴以及我国航空航天事业的迅速发展，激发学生的爱国情怀，为科技兴国而努力。

线性系统理论的发展经历了“经典理论”和“现代理论”两个阶段，对标这两个阶段我国同时期发生的重大事件。“经典理论”在第二次世界大战期间取得了巨大成功，此时，我国正在经历抗日战争，美国在深入科学研究、广发战争财，由此出发，探究学科发展和时代背景的关系，激发学生的爱国情怀。“现代理论”在航天技术需求的推动下得到迅猛发展，同时期我国科学家钱学森带头的航空工业委员会成立，在艰难条件下，1970年我国成功发射第一颗人造卫星“东方红一号”，由此引发科技对国家实力、国际地位的讨论，鼓励学生为我国的科研事业贡献自己的力量。

线性系统的状态空间描述

透过现象看本质，在讨论复杂问题时，学会拆解问题，深入挖掘主要矛盾，做到有的放矢，培养学生解决工程问题的基本能力以及严谨的工作习惯，激发学生对国家基础科学研究的重要性和价值的认识。

自然界中的物理现象以及实际工程问题可以选择状态空间法进行描述，随后再进行具体分析。不同结构属性的系统可基于状态空间描述来分类。以电路系统和机电系统的状态空间描述为例，培养学生分析问题，抽象问题的能力，及时引导规范化教育，培养良好的职业素养和工作习惯。引导学生了解国内外工业控制系统的发展情况，比较国内外行业技术的差距与发展趋势，激发学生的责任感和使命感，鼓励学生主动投入到相关科研和技术创新中，为国家的经济发展贡献力量。

线性系统的运动 分析

培养学生严谨的工作习惯，认识到技术发展对社会的影响，具备大国工匠精神，激发科技兴国的使命感和进取心。

通过线性系统的运动分析，可以了解系统的响应速度、稳定性以及对干扰的抗扰能力等，对控制系统设计和性能优化具有重要意义。在交通领域的智能交通管理系统中，通过线性系统的运动分析，可以预测和调整交通信号灯的变化来优化交通流的畅通度，提升城市交通效率。通过介绍线性系统运动分析的实际应用案例，引导学生认识到控制理论的实际意义，激发大家对科技创新和服务社会的热情。

线性系统的能控性和能观测性

重视国家安全与核心技术，培养严谨的工作习惯，让学生认识到核心技术对国家安全和持续发展的重要性，激发学生的责任感和使命感。

能控性和能观测性的研究对于设计控制器和监测系统状态具有重要意义。在航空航天领域，能控性和能观测性评估的研究可以用于设计和调整飞行器的控制系统和导航系统，提升飞行器的操控性能和安全性。这对国家航空航天事业的发展具有重要意义。通过介绍这一实际应用案例，引导学生认识到控制理论对国家核心技术研发和国家安全具有重要意义，激发大家对于国家安全和掌握核心技术的责任感和使命感。

系统运动的稳定性

制度自信与社会稳定，让学生认识到稳定性理论对国家经济的重要性，激发学生对社会稳定和国家发展的关注。

稳定性分析主要研究系统在输入扰动下的响应是否有界，以及在有界输入扰动下系统是否能恢复到稳态。线性系统的稳定性不仅在科学研究中有重要应用，也在社会生活中体现出其重要价值。例如，电力系统的稳定性对于国家的经济和民生具有重要意义。通过控制系统技术，可以保证电力系统在面对突发扰动时能够稳定运行，避免停电和设备损坏等不良后果。通过介绍电力系统中线性系统稳定性的案例，可以让学生认识到稳定性理论在能源领域的重要性，激发学生对能源安全和国家经济稳定的关注与热情。

小组作业

团队合作，团队精神，协作意识。

布置研究性课题，以小组作业形式完成，侧重合作能力、团队精神的培养，同时引导学生发挥各自的长处。

科研成果展示

学以致用、融会贯通的能力，表达与展示自我的能力。

展示并汇报本课程教学内容在各自研究内容中的应用或联系，培养学生深入思考，探索观察的能力，锻炼学生的个人表达与展示想法观点的能力。