算机控制技术》课程教学大纲.doc

计算机控制技术课程教学大纲课程编号：0806402009课程名称：计算机控制技术英文名称：Microcomputer Control Technology课程类型：专业限选课总 学 时：48 讲课学时：40 上机学时：8 学分：3.0适用对象：计算机科学与技术专业本科生先修课程：电路分析、模拟电子技术、数字逻辑、微机原理与接口技术一、课程性质、目的和任务计算机控制技术课程是计算机科学与技术专业（计算机应用方向）的一门专业技术课。其目的是使学生掌握计算机控制系统的理论基础和实用计算机控制技术，具备较简单计算机控制系统软、硬件设计的能力，同时使学生熟练使用MATLAB语言对计算机控制系统进行分析、设计和仿真，培养学生分析问题与解决问题的能力，培养学生一定的动手能力，为科研和工程应用打下良好的基础。二、教学基本要求1了解计算机控制系统的发展概况及趋势，计算机控制系统的组成、工作原理，计算机控制的基本概念和基本方法。2掌握输入/输出接口与过程通道的结构、工作原理以及输入/输出接口技术。3理解自动控制的基本概念，了解控制系统的数学模型及建立数学模型的方法，掌握离散系统的数学模型，Z变换、离散系统传递函数的求法。4掌握数字控制器的间接设计方法，掌握PID控制器的算法参数确定。5掌握数字控制器的直接设计方法，掌握计算机控制算法在计算机上的实现方法。6掌握计算机控制系统的设计步骤与方法，理解计算机控制系统的可靠性设计，掌握计算机控制系统的抗干扰技术。7熟练使用MATLAB语言对计算机控制系统进行分析、设计和仿真。三、教学内容及要求 1绪论 控制系统组成 计算机控制系统的分类 工业控制计算机的特点 计算机控制系统的发展状况 2通道、接口与信号转换技术 概述 模拟量输入通道 模拟信号的离散与量化 模拟量输出通道 模拟信号的重构 数字量输入/输出通道3. 线性离散系统的数学描述 概述 线性离散系统的时域描述 Z变换的定义、性质及Z反变换 线性离散系统的复频域描述4. 线性离散系统的性能分析 线性离散系统的稳定性分析 线性离散系统的输出响应分析5数字控制器的间接设计 概述 模拟控制算法的离散化 基本的PID控制算法 饱和现象及其对系统性能的影响与抑制方法 PID控制器的算法参数确定6数字控制器的直接设计 概述 针对理想被控对象的最少拍无差系统设计 针对非理想被控对象的最少拍无差系统设计 最少拍无差系统的局限性及其改进设计 数字控制器的程序实现及计算效率分析7计算机控制系统的工程实现 计算机控制系统的设计原则和方法 计算机控制系统的设计步骤 计算机控制系统的硬件设计 计算机控制系统的软件设计 计算机控制系统中的抗干扰技术及可靠性设计 计算机控制系统设计实例四、所含实践环节计算机控制技术实验安排在课程内，开设6个实验：1MATLAB的基本操作 2学时2脉冲传递函数模型 2学时3连续系统转化为离散系统 2学时4数字PID调节器参数的整定 2学时五、课外习题及课程讨论为达到本课程的教学基本要求，课外习题（包括自测题）不应少于24题。六、教学方法与手段本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。七、各教学环节学时分配章节（或内容）讲课习题课讨论课实验其它小计绪论426通道、接口与信号转换技术66线性离散系统的数学描述8210线性离散系统的性能分析628数字控制器的间接设计628数字控制器的直接设计44计算机控制系统的工程实现44复习22合计40848八、课程成绩评定办法本课程为考试课程，期末考试为闭卷笔试。学生的课程总评成绩由平时成绩（占30%）和期末考试成绩（占70%）两部分构成，平时成绩中实验成绩占15%，出勤、作业、课堂测验和学习主动性等占15%。九、推荐教材和教学参考书教 材：计算机控制技术，赵邦信编著，科学出版社，2008参考书：计算机控制技术，朱玉玺等编著，电子工业出版社，2005微型计算机控制技术，于海生等编著，清华大学出版社，1999控制系统计算机辅助设计MATLAB语言及应用（第二版），薛定宇著，清华大学出版社，2005大纲制订人：钱 瑛大纲审定人：韩志军制订日期：2010年5月计算机控制技术实验教学大纲一、实验教学目标与基本要求要求对计算机控制技术课程实验教学目的是巩固本课程所学的理论知识，使理论与实际相结合。要求能够利用MATLAB编程语言编写基本的计算机控制算法程序，并通过调试、运行程序，加深学生对计算机控制技术的理解，培养学生逻辑思维能力，算法应用和程序设计能力，提高独立分析和解决问题的能力。要求学生认真做实验，如实观测记录，认真解答思考题中的问题，独立做出实验报告。二、本实验课程的基本理论与实验技术知识随着半导体技术的进步，现代计算机控制与工业网络技术的迅速发展，计算机在工业控制中得到了广泛应用。本实验属专业技术实验课，在实验过程中，注意掌握计算机控制系统的基本理论、基本知识和基本操作技能，为将来工作打下基础。三、实验方法、特点与基本要求要求学生认真做实验，独立完成程序的编辑与调试工作，完成后要请指导教师检查，并回答指导教师提出的有关问题。每个学生须撰写实验报告，要求写出实验的目的、内容、实验原理、源代码以及调试运行结果。四、实验主要仪器设备硬件环境：微机；软件环境：MATLAB五、实验项目的设置与内容提要序号实验项目内 容 提 要实验学时实验类型每组人数实验要求1MATLAB的基本操作掌握使用MATLAB语言的上机操作的基本方法。2验证1必做2脉冲传递函数模型 使用MATLAB语言对传递函数模型和零极点模型进行仿真。2验证1必做3连续系统转化为离散系统用零阶保持方法和双线性变换法将连续系统转化为离散系统。2验证1必做4数字PID调节器参数的整定仿真比例、积分和微分控制作用对系统性能指标的影响；掌握具有数字PID调节器控制系统的实验和调节器参数的整定方法。2综合1必做六、实验报告要求实验报告由实验的目的、内容、实验原理、数据的记录及调试运行结果组成，并附有实验原始代码记录。七、考核方式与成绩评定标准实验成绩：预习10%、操作40%、报告50%。八、教材及主要参考资料教 材：计算机控制技术，赵邦信编著，科学出版社，2008参