《計算機控制技術》課程教學大綱（機器人工程專業(yè)）

《計算機控制技術》課程教學大綱一、課程簡介課程中文名計算機控制技術課程英文名Computercontroltechnology雙語授課□是√否課程代碼24122042課程學分2總學時數(shù)32（含實踐4）課程類別□通識教育課程□公共基礎課程√專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質□必修√選修□其他課程形態(tài)□線上√線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學考核方式□閉卷□開卷√課程論文□課程作品□匯報展示□報告□課堂表現(xiàn)□階段性測試□平時作業(yè)□其他（可多選）開課學院機器人工程學院開課系(教研室)機器人工程面向專業(yè)機器人工程開課學期第7學期先修課程計算機程序設計（c語言）、單片機原理及應用、自動控制理論后續(xù)課程無選用教材廖道爭，計算機控制技術（第2版）[M]，機械工業(yè)出版社,2021年.參考書目1.廖道爭.計算機控制技術（第1版）[M].機械工業(yè)出版社,2019.2.周俊.計算機控制技術[M].東南大學出版社,2016.課程資源無課程簡介本課程計算機控制技術是研究控制系統(tǒng)的重要手段之一，是自動控制理論的后續(xù)課程，在專業(yè)課程體系中占有非常重要的地位，是自動化專業(yè)本科生必修專業(yè)課。該課程主要研究如何將計算機技術和自動控制理論應用于生產(chǎn)過程，并設計出所需要的計算機控制系統(tǒng)。二、課程目標表1課程目標序號具體課程目標課程目標1能夠將數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決計算機控制領域復雜工程問題的能力。了解我國計算機控制技術的發(fā)展歷程以及在國家重大工程中的應用。課程目標2能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析計算機控制領域的復雜工程問題并獲得有效結論。課程目標3能夠設計針對計算機控制領域復雜工程問題的解決方案，設計滿足特定需求的計算機控制系統(tǒng)，并能夠再設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化及環(huán)境等因素。課程目標4能夠能夠基于專業(yè)理論知識，采用科學方法對計算機控制領域的復雜工程進行研究，能夠根據(jù)問題設計實驗，并對實驗結果進行綜合分析，通過信息綜合得到有效結論。表2課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求1：工程知識【H】1.1掌握控制系統(tǒng)建模、分析和綜合的基本方法，具有能夠解決復雜工程問題的基本能力。1/21.2掌握解決計算機控制領域所需的工程基礎知識，并能夠應用。11.3掌握計算機控制工程專業(yè)知識，具備解決復雜計算機控制領域的能力。畢業(yè)要求3：設計/開發(fā)解決方案【M】3.1能夠分析復雜工程問題，設計解決方案，并體現(xiàn)出創(chuàng)新意識。33.2能夠根據(jù)本行業(yè)的特定需求，清晰描述自計算機控制系統(tǒng)的設計任務，識別任務面臨的各項制約條件，選擇恰當?shù)姆椒ㄟM行系統(tǒng)綜合性設計。3.3能夠考慮社會、健康、安全、法律、文化和環(huán)境等因素，對設計和方案的合理性及可行性進行分析、論證。畢業(yè)要求4：研究【H】4.1能夠運用計算機控制專業(yè)理論，采用科學方法對自動控制領域復雜工程問題進行實驗方案設計。44.2能夠運用計算機控制專業(yè)理論，對實驗過程和實驗數(shù)據(jù)分析結果，通過信息綜合得到合理有效的結論。三、課程學習內(nèi)容與方法（一）理論學習內(nèi)容及要求表3課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關系序號課程模塊學習內(nèi)容學習任務課程目標學習重點難點教學方法學時1緒論1.計算機控制系統(tǒng)概述1.拓展閱讀：計算機控制發(fā)展史2.線上學習：國家重大工程中計算機控制技術的應用。1重點：1.計算機控制系統(tǒng)概述；2.計算機控制系統(tǒng)的典型型式。講授法；引導學生知識模塊的理解案例教學：激發(fā)學生自我學習興趣。22.計算機控制系統(tǒng)的典型型式33.計算機控制實驗系統(tǒng)簡介34.計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢15.我國計算機技術的發(fā)展歷程以及在國家重大工程中的應用32計算機控制系統(tǒng)的硬件設計技術1.工控機的總線技術1.拓展學習：總線的類別2重點：1.總線接口擴展技術；2.輸入輸出接口與過程通道設計原理。難點：1.基于外部總線的計算機控制系統(tǒng)硬件設計。講授法；引導學生知識模塊的理解案例教學：激發(fā)學生自我學習興趣。102.總線接口擴展技術23.輸入輸出接口與過程通道設計原理34.基于系統(tǒng)總線的計算機控制系統(tǒng)硬件35.基于外部總線的計算機控制系統(tǒng)硬件設計46.硬件抗干擾技術43常規(guī)及復雜控制技術1.數(shù)字控制器的連續(xù)化設計技術1.課題論文2重點：1.數(shù)字PID控制器。難點：1.數(shù)字控制器的離散化設計技術；2.數(shù)字PID控制器。講授法；引導學生知識模塊的理解案例教學：激發(fā)學生自我學習興趣。實驗：促進知識的理解102.數(shù)字控制器的離散化設計技術23.數(shù)字PID控制器34.串級控制技術44先進控制技術1.模糊控制技術1.拓展學習：AI技術的發(fā)展史。3重點：1.模糊控制技術。難點：1.模糊控制技術；2.神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術。講授法；引導學生知識模塊的理解案例教學：激發(fā)學生自我學習興趣。實驗：促進知識的理解62.神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術4合計28實驗學習內(nèi)容及要求表4課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關系序號項目名稱項目來源教學目標（觀測點、重難點）學時數(shù)項目類型要求每組人數(shù)教學方法課程目標1實驗1：A/D、D/A轉換實驗實驗教材1.熟悉實驗模塊2設計性必做2實驗指導32.掌握A/D和D/A轉換模塊工作原理3.掌握A/D和D/A轉換模塊設置2實驗2：數(shù)字PID控制其它1.理解數(shù)字PID控制器2綜合性必做2實驗指導42.完成電動機速度控制系統(tǒng)中數(shù)字PID控制建模3掌握.PID控制器的參數(shù)整定四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表5課程目標、考核內(nèi)容與考核方式對應關系課程目標考核內(nèi)容所屬學習模塊/項目考核占比考核方式課程目標11.計算機控制系統(tǒng)的典型型式緒論25%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)期末測試實驗報告2.工控機的總線技術概念計算機控制系統(tǒng)的硬件設計技術3.總線接口擴展技術概念計算機控制系統(tǒng)的硬件設計技術4.數(shù)字控制器的連續(xù)化設計技術概念常規(guī)及復雜控制技術5.數(shù)字控制器的離散化設計技術概念常規(guī)及復雜控制技術6.數(shù)字PID控制器概念常規(guī)及復雜控制技術7.串級控制技術概念常規(guī)及復雜控制技術8.先進控制技術概念先進控制技術課程目標21.工控機的總線技術計算機控制系統(tǒng)的硬件設計技術25%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)期末測試實驗報告2.總線接口擴展技術計算機控制系統(tǒng)的硬件設計技術3.輸入輸出接口與過程通道設計原理計算機控制系統(tǒng)的硬件設計技術4.硬件抗干擾技術計算機控制系統(tǒng)的硬件設計技術5.數(shù)字控制器的連續(xù)化設計技術常規(guī)及復雜控制技術6.數(shù)字控制器的離散化設計技術常規(guī)及復雜控制技術課程目標31.基于外部總線的計算機控制系統(tǒng)硬件設計計算機控制系統(tǒng)的硬件設計技術20%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)期末測試實驗報告2.數(shù)字PID控制器設計常規(guī)及復雜控制技術3.串級控制設計常規(guī)及復雜控制技術課程目標41.工控機的總線技術分析計算機控制系統(tǒng)的硬件設計技術30%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)期末測試實驗報告2.總線接口擴展技術分析計算機控制系統(tǒng)的硬件設計技術3.數(shù)字控制器的連續(xù)化分析常規(guī)及復雜控制技術4.數(shù)字控制器的離散化分析常規(guī)及復雜控制技術5.串級PID控制系統(tǒng)分析先進控制技術6.模糊控制系統(tǒng)分析先進控制技術7.神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)分析先進控制技術合計100%表6課程目標與考核方式矩陣關系課程目標考核方式考核占比期末考試成績比例60%實驗成績比例10%平時作業(yè)成績比例20%課堂參與成績比例10%課程目標125%35%20%25%25%課程目標225%20%25%30%25%課程目標320%10%25%20%20%課程目標430%35%30%25%30%（二）成績評定1.平時成績評定（40%）（1）課堂表現(xiàn)（5分）：通過學生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評價學生相關的能力。（2）作業(yè)完成情況（20分）：圍繞課程的學習目標，在課程教學模塊后安排適當作業(yè)，鞏固學生對知識的認識，考核學生對于概念的理解情況，強化學生機械工程的基本常識。（3）實驗教學（10分）：通過參觀實驗實訓中心的表現(xiàn)及實驗報告作為考核依據(jù)，考核學生對實驗實訓中心設備及場地的設備名稱、功能等認知情況。（4）課堂考勤（5分）：主要考核學生遲到、曠課、請假等情況，以考勤情況確定，遲到1次扣2分、曠課1次扣5分，此項可得負分。2.期末成績評定(60%)占總分60分。主要考核所學6個課程模塊的基本概念、基本常識、基本要求、基本方法等計算機控制技術的基礎知識，為后續(xù)課程奠定概念性基礎。建議采用100分制試卷，開卷測試。4.總成績評定總成績應由平時考核成績、報告成績和期末考核成績構成?？偝煽儯?00%）=平時成績（40%）+期末成績（60%）（三）評分標準表7評分標準（非試卷考核項目）考核項目評分標準優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課程論文（1）論文選題符合課程性質，選題范圍適中，具有較高的研究價值和意義，表現(xiàn)出很強的問題意識。（2）論證過程嚴謹，所使用的證據(jù)或材料充分，結論清晰，具有相當?shù)恼f服力和解釋力。（3）文章結構合理，組織嚴密，連貫一致。（4）語言表達準確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術語規(guī)范。（5）論文符合學術規(guī)范。（1）論文選題恰當合理，具有較高的研究價值和意義，表現(xiàn)出較強的問題意識。（2）論證過程較為嚴謹，所使用的證據(jù)或材料較為充分，結論清晰，具有較強的說服力和解釋力。（3）文章結構合理，組織較為嚴密，連貫一致。（4）語言表達較為準確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術語較為規(guī)范。（5）論文基本符合學術規(guī)范，無明顯錯誤。（1）論文選題較為合理，具有一定的研究價值和意義，表現(xiàn)出一定的問題意識。（2）論證過程具有一定的嚴謹性，所使用的證據(jù)或材料較為充分，結論清晰，具有一定的說服力和解釋力。（3）文章結構較為合理，組織較為嚴密。（4）語言表達較為準確，敘述較為清楚，所使用的教育專業(yè)術語較為規(guī)范。（5）論文基本符合學術規(guī)范，有部分錯誤。（1）論文主題具有一定的研究價值和意義，但選題凝練不夠，問題意識欠佳。（2）論證過程較為合理但不太嚴謹，具有一定的證據(jù)或材料但不夠充分，結論基本清晰。（3）文章結構較為合理，組織具有一定的嚴密性，但存在部分不連貫現(xiàn)象。（4）語言表達基本清楚，所使用的教育專業(yè)術語基本規(guī)范。（5）論文基本符合