計(jì)算機(jī)控制技術(shù)I課程教學(xué)大綱

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)I課程教學(xué)大綱課程中文名稱：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)I 課程英文名稱：ComputerControlledI課程編號：C1261 應(yīng)開課學(xué)期：6學(xué)時數(shù)：40(32+8) 學(xué)分?jǐn)?shù)：2.5適用專業(yè)：自動化 課程類型：專業(yè)拓展課/必修先修課程：高等數(shù)學(xué)I、自動控制理論I、單片機(jī)原理及應(yīng)用一、課程性質(zhì)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》是自動化專業(yè)的專業(yè)拓展課和必修課。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是研究計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析的基礎(chǔ)知識、基本原理和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等方面的技術(shù)。課程理論聯(lián)系實(shí)際，將控制原理與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，以數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法為重點(diǎn)，系統(tǒng)地闡述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成、組織、設(shè)計(jì)等方面的各種原理、思想和方法。二、課程目標(biāo)通過對該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相關(guān)的基本概念和基本原理；能運(yùn)用Z變換建立被控對象的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行系統(tǒng)性能分析和方案分析；能分析計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成；能運(yùn)用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行數(shù)字程序控制算法的設(shè)計(jì)；掌握數(shù)字PID及其改進(jìn)算法，進(jìn)行常規(guī)控制器控制算法的設(shè)計(jì)；掌握最小拍有紋波、無紋波控制器的設(shè)計(jì)方法；理解模糊控制等新型控制策略原理；能分析計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；理解常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)；能結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行控制器的基本功能設(shè)計(jì)和PID控制算法設(shè)計(jì)。三、支撐的畢業(yè)要求課程對畢業(yè)要求的支撐課程教學(xué)目標(biāo)、達(dá)成途徑和評價依據(jù)等2．有從事工程工作所需的相關(guān)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)以及經(jīng)濟(jì)和管理知識。教學(xué)目標(biāo)：掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)性能分析的Z變換數(shù)字方法；能運(yùn)用Z變換計(jì)算建立被控對象的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行系統(tǒng)性能分析和方案分析。達(dá)成途徑：課堂講解；平時作業(yè)；期末考試。評價依據(jù)：課堂提問；作業(yè)；期末考試情況。評價方式：評估課堂提問的回答情況；評估平時作業(yè)的正確性與完整性，給出成績；期末考試的得分率。3．掌握工程基礎(chǔ)知識和本專業(yè)的基本理論知識，具有系統(tǒng)的工程實(shí)踐學(xué)習(xí)經(jīng)歷；了解本專業(yè)的前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。教學(xué)目標(biāo)：理解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)基本概念和基本原理；能分析計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成；掌握基本的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；理解常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)；理解模糊控制等新型控制策略原理。達(dá)成途徑：課堂講解；平時作業(yè)；期末考試。評價依據(jù)：課堂提問；作業(yè)；期末考試情況。評價方式：評估課堂提問的回答情況；評估平時作業(yè)的正確性與完整性，給出成績；期末考試的得分率。4．具備設(shè)計(jì)和實(shí)施工程實(shí)驗(yàn)的能力，并能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。教學(xué)目標(biāo)：能運(yùn)用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行數(shù)字程序控制算法的設(shè)計(jì)；掌握數(shù)字PID及其改進(jìn)算法，進(jìn)行常規(guī)控制器控制算法的設(shè)計(jì)；掌握最小拍有紋波、無紋波控制器的設(shè)計(jì)方法；能結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行控制器的基本功能設(shè)計(jì)和PID控制算法設(shè)計(jì)。達(dá)成途徑：課堂講解；平時作業(yè)；課程實(shí)驗(yàn)；期末考試。評價依據(jù)：課堂提問；作業(yè)；實(shí)驗(yàn)報告；期末考試情況。評價方式：評估課堂提問的回答情況；評估平時作業(yè)的正確性與完整性，給出成績；評估實(shí)驗(yàn)報告的正確性與完整性，給出成績；期末考試的得分率。四、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時安排和基本要求第一章計(jì)算機(jī)控制概論（2學(xué)時）重點(diǎn)難點(diǎn)：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)基本概念（1）熟悉計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成，理解相關(guān)基本概念；（2）了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各種分類及工作方式；（3）了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用。第二章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)（6學(xué)時）重點(diǎn)難點(diǎn)：Z變換在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)性能分析中的應(yīng)用（1）理解信號采樣的基礎(chǔ)知識和基本理論；（2）掌握Z變換的數(shù)學(xué)計(jì)算方法及相關(guān)的性質(zhì)和定理；（3）掌握連續(xù)狀態(tài)方程的離散化計(jì)算方法；（4）掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)性能分析的Z變換數(shù)學(xué)方法。第三章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件技術(shù)（2學(xué)時）重點(diǎn)難點(diǎn)：A/D、D/A轉(zhuǎn)換的原理與實(shí)現(xiàn)方法；（1）熟悉計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)；（2）了解輸入輸出通道的接口技術(shù)和控制方式；（3）掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸入輸出通道的基本實(shí)現(xiàn)方法。第四章計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)程序控制技術(shù)（4學(xué)時）重點(diǎn)難點(diǎn)：數(shù)字程序控制的直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)原理，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動控制（1）了解數(shù)學(xué)程序控制的基本概念和基本方法；（2）掌握逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)控制方法；（3）熟悉逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)控制方法；（4）理解步進(jìn)電機(jī)的工作原理，熟悉步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)；（5）掌握步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動控制原理；（6）了解交流伺服電機(jī)的基本原理與控制方法。第五章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)法（10學(xué)時）重點(diǎn)難點(diǎn)：PID控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，最少拍無差系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1）熟悉按連續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)離散化設(shè)計(jì)方法；（2）理解數(shù)字PID控制算法的特點(diǎn)和原理；（3）理解常用的數(shù)字PID改進(jìn)算法的原理；（4）掌握PID參數(shù)的整定方法；（5）掌握最少拍無差（包括有紋波和無紋波）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；（6）熟悉大林算法和Smith預(yù)估器等純滯后對象控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；（7）了解多回路控制系統(tǒng)的原理。第六章先進(jìn)控制策略（4學(xué)時）重點(diǎn)難點(diǎn)：模糊控制的相關(guān)基本概念，模糊推理的原理和方法（1）理解模糊數(shù)學(xué)和模糊控制的相關(guān)基本概念；（2）熟悉模糊推理的基本方法；（3）熟悉模糊控制器的設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法。第七章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（2學(xué)時）重點(diǎn)難點(diǎn)：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟（1）熟悉計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟；（2）分析計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例；（3）熟悉基本的硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。第八章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（2學(xué)時）重點(diǎn)難點(diǎn)：分布式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系（1）理解分布式控制系統(tǒng)的原理；（2）了解現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)；（3）了解工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)。五、課程的其它教學(xué)環(huán)節(jié)序號教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)1實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：典型被控對象模擬電路構(gòu)成方法實(shí)驗(yàn)22實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二：模擬量輸入輸出通道實(shí)驗(yàn)23實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三：數(shù)字PID控制算法實(shí)驗(yàn)24實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四：簡易工程法整定PID參數(shù)實(shí)驗(yàn)25平時作業(yè)1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分析作業(yè)2、逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)作業(yè)3、PID控制算法作業(yè)4、最少拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)作業(yè)5、模糊推理與模糊控制器設(shè)計(jì)作業(yè)0六、教學(xué)方法與手段本課程教學(xué)主要采用課堂講授、多媒體教學(xué)、平時作業(yè)、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)方法與手段。七、推薦教材和教學(xué)參考資源教材：1.施保華.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.參考書：1.王錦標(biāo)編.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（第二版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008