计算机控制技术课程设计方案.docVIP

“计算机控制技术”课程设计方案 2001,11一、 课程概况 计算机控制技术是中央广播电视大学计算机应用专业(控制方向) 必修的专业课。总学时为72学时，4学分，第4学期开设。本课程的基本任务是使学生在掌握和了解自动控制及计算机控制工作原理和初步分析、设计方法的基础上，培养学生具有完成简单计算机控制系统构成、实时软件编制以及系统调试维护的基本知识和能力，为毕业后参与计算机控制系统开发、调试和维护打下初步基础。二、 课程教学媒体选择及进度安排(一) 教学媒体、相互关系和各自的任务本课程主要选用的媒体有文字教材(包括实验教材) 和录像教材，各自的作用见表1。表1 多种媒体教材的作用 教 材 功 能 及 作 用 文 字 教 材主 教 材中心内容课程的主要内容、学科的知识点辅助内容学习目标、安排、重点难点提示辅导、小结、自测等实验教材基本实验验证、巩固所学理论，培养实践能力音像教材讲述学科知识，掌握重点、理解难点(二) 教学内容及建议课内学时*章节内 容建议讲课学时实验学时提供录像学时 作 业*1自动控制的基本概念31.51-2，1-4，1-52连续控制系统数学描述51.52-2(1) ,2-4(2) ,2-8,2-10，2-113连续控制系统分析与校正762.53-1,3-2,3-4,3-7,3-10,3-11(1)-(2) ,3-14,3-17(1), 3-18(c) ,3-214计算机控制系统信号特性414-1，4-3，4-4，4-65 计算机控制系统的数学描述及系统分析825-1,5-2(1) ,5-3(1) ,5-5,5-7,5-6(1) ,5-8,5-11,5-12,5-(1)6计算机控制系统的控制算法及程序实现4426-1,6-3,6-5,6-77控制用计算机系统1041.57-2,7-4,7-58计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术19计算机控制系统设计与调试34110可编程控制器与集散控制系统3课程总结复习2合 计541814*录像课学时以50分钟为一个单位；作业指除每章的自测题以外，还必须做的习题。三、教学媒体(手段) 选择及安排本课程教学媒介体(手段) 有文字教和录像教材，除此之外，另外选用的教学手段主要有直播课堂、网上辅导等。具体内容及初步安排如下。1、 录像教材的内容及安排(以25分钟为一个标准本计)章节章节名称 内 容时间1自动控制的基本概念第1讲 自动控制系统概述：控制及自动控制概念，闭环负反馈原理，自动控制系统组成及常用术语。计算机控制系统组成及特点等25分*2第2讲 控制系统性能指标：典型外作用(阶跃函数、脉冲函数) 定义、数学描述。自动控制系统性能指标。25分2连续控制系统的数学描述第1讲传递函数及其特性：传递函数的定义，主要特性，零点与极点，常用的典型环节。25分第2讲 动态结构图及其等效变换：等态结构图概念，动态结构图的建立，筹效变换规则，系统传递函数。25分第3讲建立系统结构图举例25分3连续控制系统分析与校正第1讲 欠阻尼二阶系统特性：二阶系统传递函数，响应的一般形式，主要的性能指标及其与系统参数的关系。25分第2讲 连续系统稳定性分析：稳定性的定义，稳定性的充要条件，代数判据及举例。25分第3讲 连续系稳态误差分析出：误差及稳态误差分析，稳态误差计算，系统无差度，静态误差系数。25分第4讲 频率特性概念：频率特性定义，对数频率特性，典型环节对数频率特性，开环频率特性。25分第5讲 频率响应分析：对数频率稳定准则，动态品质的估算。25分4计算机控制系统信号第1讲 计算机控制系统中的信号：计算机控制系统中的信号分析，采样开关及采样信号描述。25分第2讲 采样定理及应用，信号恢复的概念，零阶保持器的数学表示及主要的特性。25分5 计算机控制系统的数学描述及系统分析第1讲 差分方程及脉冲传递函数：差分及差分方程概念，脉冲传递函数定义及特性，差分方程与脉冲传递函数。25分第2讲 采样系统结构图变换：环节串并联变换及闭环系统传递函数，计算机控制系统闭环传递函数。25分第3讲 离散系统稳定性：Z平面与S平面关系，离散系统稳定性的充要条件，影响稳定性的因素。25分第4讲 离散系统的稳态误差：采样时刻稳态误差定义，稳正误差计算，关于采样周期对稳态误差的影响。25分6计算机控制系统的算法第1讲 离散化方法：一阶差分法，双线性变换法25分第2讲 控制算法编排实现：直接编排，串联及并联编排，算法编排举例。25分第3讲 数字PID算法及参数整定：数字PID的基本算法(位置算法及增量算法) ，积分分离法，微分算法的改进，扩充临界比例度法。25分*27控制用计算机系统第1讲 输入输出通道：A/D及D/A变换的技术指标及控制应用时的选择。25分第2讲 控制算法编排实现：减少计算时延的差分方程实现方法，比例因子的配置方法。25分第3讲采样周期：影响采样周期的各种因素分析，选取采样周期的经验规则。25分8计算机控制系统的抗干扰及可靠性技术第1讲滤波器技术：模拟式滤波器，数字式滤波器的不同方法。25分第2讲可靠性概述：计算机系统的故障，可靠性特征量，提高可靠性方法25分9设计实例系统整体方案，控制算法，实时控制软件，系统调试25分*2总计50*142 直播课堂3次序号 时 间 内 容 说 明13月? 日1、2、3章小结、辅导25月? 日4、5、6章小结、辅导36月? 日7、8、9、10章小结，期末辅导3 网上辅导(初定)序号 时 间 内 容 说 明13月上旬课程实施方案，考核说明23月中旬第1章小结、辅导34月上旬第2章小结、辅导44月下旬第3章小结、辅导55月下旬第4-5章小结、辅导66月上旬第6章小结、辅导76月中旬第7章小结、辅导86月下旬第8、9、10章小结、辅导97月上旬课程总复习四、教学要求(见教学大纲)五、教学方法的建议 1、教师在本课程的教授过程中应特别注意本专业计算机控制技术课的教学目的要求(具体见教学大纲) ，依此可知，在本课程的教学过程中应强调对基本概念、基本规律的讲授，有关计算方法讲授的目的,是期望通过计算所得的结果进一步邦助学生对基本概念或基本规律的理解和掌握, 而不是培养学生的计算能力。2、教师在教学过程中应对课程大纲中各章节的作用有清楚的认识。本门课的前五章较系统地讲述了连续控制系统及计算机控制系统的基本理论，但其目的是为学生学好后续内容打下基础以及今后在从事计算机控制系统开发或维护时，对控制或计算机控制系统有一全面的了解，以方便参与工作。第六章以后的各章，对计算机应用专业的学生来说，在参与计算机控制系统开发或维护时，是必须掌握的，是做好工作的基础。在整个教学过程中，应当明确课程各部分内容在实现培养目标中的作用。3、本课程是一门实践性较强的专业课，在教学活动组织中要特别重视实验课，应认真准备好实验课，对学生的实验课成绩要严格要求。如由于条件限制，无法提供所建议的实验设备时，应根据本地条件，组织类似实验，以满足教学要求。特别是要尽力保证能实现实验四和实验五。4、在教材的每章结尾或正文叙述中提出了一些思考题，这些思考题虽不在考核要求之内，但可以邦助学生对有些概念的深入理解和掌握，建议教师在教学过程中，对某些思考题组织学生进行讨论或给予启发说明，以培养学生的独立思考、自主学习的能力。六、学习建议1、认清课程的特点，注意掌握基本概念和基本的规律 本课程的主要内容基本上是属于控制工程范畴的，主要分为三大部分，即连续控制系统的基本理论，计算机控制的基本理论，计算机控制系统的工程实践。前两大部分偏重于理论，后一部分侧重于计算机硬软件在实时控制中的应用。由于要研究计算机在控制中的应用或参与计算机控制系统的开发，因此本专业的学生就必须对有关控制及计算机控制的基本概念和基本规律有所了解。所以在学习中就应特别注意掌握教材或录像课有关基本概念和规律的分析和介绍。教材或录像课中尽管也有许多数学描述，但这些内容都是为了邦助理解和掌握基本概念和基本规律的。所以，在学习或完成计算作业题目后，都应注意总结或体会从所得结果中可以得到什么结论，以邦助加深对基本概念和规律的掌握。学习第三部分内容时，要注意了解和掌握有关计算机硬软件在计算机控制系统开发中应用的特点以及应该注意和考虑的问题。2、要充分利用各种媒体和教学资料所提供的信息 本课程的文字教材各章前面均有内容提要和学习目标，各章的后面又有本章小结，其中已把学习的重点、要求和主要的概念、结论做了系统的说明。在学习过程中要用好这些提示，邦助自己理清思路，抓住每章节的核心和重点。此外，本课还提供了14个学时的录像，大家要利用好这些录像，以便帮助自己掌握重点，巩固和强化所学知识。在教材的课文中及每章的结尾处都给出一些思考题，这些思考题虽不在考核之列，并且有些思考题又有一定难度，但深入考虑这些问题却可以帮助自己理解和掌握基本概念和规律，同时又能帮助自己培养独立思考问题的能力。3、重视实验和按时完成指定的作业 本课程是一门实践性较强的专业课，通过完成指定的实验，观察和分析实验现象，可以进一步加深对基本概念和规律的认识，增强自己的感性知识，培养自己从事计算机控制系统软硬开发和系统调试与维护能力。因此，本课程规定了一些必须完成的实验，要求学生要予以充分重视，认真去做，以提高自己理论联系实际和解决工程实际问题的能力。平时作业也是本课程的重要环节，通过自己独立完成指定的习题作业，可以帮助巩固所学的知识，加深和巩固所学的基本概念和规律。此外，在教材的每章后面都附有学生的自测题，要利用好这些自测题，及时巩固和检测所学知识，也可避免期末突击复习的劳苦 4、注意培养自学能力 计算机控制系统随着计算机硬软件的发展以及在不同领域的日益扩大的应用，计算机控制技术的更新速度越来越快，在今后的工作中很难有机会进行专门系统的学习和知识更新，通过自学来掌握新技术是成才的必由之路。因此，通