计算机控制技术0001

1、中国海洋大学本科生课程大纲 课程名称 计算机控制技术 Computer Control Technology 课程代码 082303101233 课程属性 专业知识 课时/学分 54/3 课程性质 必修 实践学时 12 责任教师 杨睿 课外学时 54 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述（中英文）： 汁算机控制技术是面向自动化专业本科生的核心课程，主要讲授以讣算机作为控 制器的自动控制系统设计方法。该课程综合性强，应用背景十分广阔，是一门集控制 理论、讣算机科学与技术、电子技术和网络通信技术等多学科内容于一体的基础类课 程

2、。本课程向学生介绍计算机控制系统的基本组成、典型应用方式，常用输入输出接 口，信号采集原理，数字控制器设计理论和综合应用等内容。课程将培养学生综合运 用控制理论、信号处理方法和汁算机软硬件技术等多学科知识，解决实际控制问题的 能力。学生将在本课程中建立计算机控制方法的一般概念，了解汁算机控制技术的现 状和发展趋势，掌握计算机控制系统的基本原理，熟练使用计算机控制课程的设讣与 分析工具为复朵被控对象设汁合适的反馈控制系统。 Computer Control Technology is one of the fundamental courses for undergraduates in aut

3、omation majors, it will introduce design and analysis methods for computer control system. This course is comprehensive and has a broad application filed, it usually includes multiple domain knowledge such as control theory, computer science, electrical and electronic technology, or signal processin

4、g algorithms. Topics will include fundamental computer control system theory, typical control applications, input and output interfaces, sampling theory, discrete control design theory, etc. It will provide students with a comprehensive capability to solve actual control design and analysis problems

5、 using appropriate knowledge including control theory, signal processing, and computer science techniques. The students should be able to tackle complex computer control issues with sufficient confidence 2. 设讣思路： 计算机控制技术课程按内容可划分为：(1)计算机控制系统概述(2)计算机控制 系统硬件基础(3)汁算机控制系统数学基础(4)数字控制器设计(5)数字程序控制 技术(6)计算机控

6、制系统软件设计(7)计算机控制系统设计与实现。 教学过程中，根据各章节内容特点将选取不同的教授方法。课堂上采用多媒体讲授、 视频案例分析、复杂问题分解推导和现场编程验证等多种教学形式。课程以严谨、简 明、深刻作为持续改进标准，重点突出理论与实践相结合的课程特色。 3. 课程与其他课程的关系： 计算机控制技术的先修课为自动控制原理、现代控制理论基础、微机原理与 接口技术、单片机原理及应用和自动化仪表与过程控制。该课程将为后续毕 业设计提供了重要的理论和技术知识。 二、课程目标 (1) 理解并掌握计算机控制系统的一般概念；了解汁算机控制系统的组成、分类和 发展概况。 (2) 掌握计算机控制系统的硕

7、件基础，包括讣算机控制系统主机、计算机控制系统 总线、数字量输入输出接口、模拟量输入输出接口、基于串行总线的讣算机控制系统 和硬件抗干扰技术等。了解干扰的传播途径及通道抑制方法。 (3) 掌握信号的采样与复现原理；掌握z变换与z反变换方法；掌握离散控制系统 的数学基础；掌握离散系统稳定性分析方法；掌握离散系统性能分析方法。 (4) 掌握数字控制器的连续化与离散化设汁技术；掌握数字PID控制算法；掌握最 少拍控制器设讣方法；掌握滞后系统控制技术，了解数字控制器的计算机实现方法。 (5) 了解数字程序设讣技术；了解数字程序控制原理；理解逐点比较直线插补与逐 点比较法圆弧插补方法。 (6) 了解计算

8、机控制系统软件设汁原则与方法；了解数据采集原理、数字控制器实 现方法和软件抗干扰技术。 (7) 了解计算机控制系统的设计原则与步骤；了解讣算机控制系统的工程实现方 法；了解常用的先进控制方法。 (8) 通过典型计算机控制系统案例分析和相关实验设计，掌握较为完整的计算机控 制系统建模、分析和控制设计方法。能够初步运用基本理论和技术工具完成系统化的 计算机控制系统设计。 序 号 课程目标 指标点 任务 自选 Ml 目标1:掌握计算机控制系统的基本组成、分类和技术发展现状。了解计 算机控制系统在国民生产生活中的重要作用，理解学习计算机控制技术的 课程内涵和社会责任。 8.3 M2 目标2:掌握计算机

9、控制系统的硕件基础，包括计算机控制系统主机、计 算机控制系统总线、数字量输入输出接口、模拟量输入输出接口等。能够 运用数理基础知识解释硬件系统的设计原则，能够口顶向下的了解一般计 算机控制系统的设计方法。 1.4 M3 目标3:理解并掌握信号的采样与复现原理；掌握z变换与反变换等基本 数学方法：掌握离散系统稳定性分析方法；掌握离散系统性能分析方法， 通过查阅文献，能够运用本课程的基本数学工具对离散系统进行严谨的分 析和计算。 2.3 M4 目标4:掌握数字控制器的连续化与离散化设计技术；掌握数字PID控制 算法：掌握最少拍控制器设计方法；掌握滞后系统控制技术，能够运用多 种离散控制方法设计完整

10、的计算机控制系统。 3.3 M5 目标5:能够开展关丁信号采样与复现、离散系统稳定性与性能分析的仿 真验证，对数字PID控制器、最小拍控制器、滞后控制系统等进行量化指 标分析，能用理论解释实验结果和实验现象。 4 M6 目标6:能够熟练使用Matlab Simulink或C+等仿真工具软件：能够在实 验过程中理解各种工具的优缺点和适用场景。 5.3 三、学习要求 (1) 课前预习PPT讲义，复习前次课所讲内容。课上认真听讲，接受教师提问，参 与随堂测试，积极围绕教师给定的问题进行分小组讨论。 (2) 独立完成课后作业，及时提交完整、规范的作业和报告。 (3) 实验前提前熟悉实验环境，了解实验工

11、具，预习实验内容，按照规范要求填写 实验报告。 (4) 学有余力的同学可以进一步深入学习先进计算机控制算法和控制仿真工具。 四、教学进度 一序号 划时 计课 机件讲 算软选 讹统 一 2/4 计酌数程术计 7 计算机控制系 统的设计与实 现 4/4 计算机控制系统的设计原则 与步骤 计算机控制系统的工程设计 与实现 计算机控制系统举例 陀螺控制实验 M5,M6 五. 参考教材与主要参考书 11.辅小荣计算机控制技术，国防工业出版社，2012. 2 Gene F. Franklin. Digital Control of Dynamic Systems, Ellis-Kagle Pres, US

12、AJ998. 31.姜学军等.计算机控制技术，清华大学出版社，2005. 4谢剑英计算机控制技术，国防工业出版社，2006. 六、成绩评定 （一）考核方式A : A闭卷考试B.开卷考试C.论文D.考查E.其他 （二）成绩综合评分体系: 成绩综合评分体系 比例 1 课下作业、课堂讨论及平常表现 10% 2 课程实验成绩 20% 3 期末考试成绩 70% 总计 100% （三）成绩综合评分标准: 评分体系 60 60 70 70-80 80 90 90-100 课下作业、课 不按时上课、 基本按时上 按时参加大部分 按时参加全部 按时参加全部 堂讨论及平常 未提交平时作 课，能够按 课程，未上课程

13、 课程，能够完 课程，能够规 表现（10%） 业.扰乱正常 时提交平时 及时请假，能够 整的提交平时 范的提交平时 教学秩序 作业，作业 完整的提交平时 作业，作业推 作业，作业推 内容有缺 作业，作业内容 导分析严谨， 导分析细致， 失，概念有 基本正确，概念 概念准确，图 内容完整，有 错误，图表 无误，图表分析 表内容规范细 创造性思考总 不规范。 基本规范。 致。 结。 课程实验成绩 不按时参加实 能够基本完 能够一般性的完 能够较好的完 能够很好的完 (20%) 验.未提交报 成实验要求 成实验要求的内 成实验要求的 成实验要求的 告或报告有学 的内容，实 容，实验数据较 内容，实验数 内容，实验数 术不端问题。 验数据有缺 完整仅少许缺 据完整，分析 据完整，分析 失，分析不 失，分析基本准 较为准确，结 准确无误，结 准确，得到 的实验结论 有部分错 误。报告基 本完整、图 表和写作有 规范性问 题。 确，结论无明细 错误。报告基本 完整，仅少许写 作规范性问题。 论无错误。报 告较为完整， 无