计算机控制一教学大纲

计算机控制一教学大纲课程中文名称：计算机控制I课程英文名称：ComputerControlledSystemⅠ课程编号：C1134学分：1.5学时：24（其中：讲课学时：24实验学时：0实践学时：0）先修课程：C语言程序设计、传感器与检测技术、自动控制理论等适用专业：电气工程及其自动化课程类别：专业拓展课使用教材：《计算机控制技术》廖道争，施保华，机械工业出版社，2016年开课单位：电气与新能源学院一、课程性质《计算机控制I》是电气工程及自动化专业的一门专业拓展课，主要介绍计算机控制系统设计与分析的基础知识、原理和实现等技术。主要内容包括数字程序控制的基本原理和设计，数字采样控制的基本理论，数字控制器的设计方法以及微型计算机控制系统硬件构成和软件的组织与设计方法。旨在培养学生对计算机控制系统的分析和设计能力。二、教学目标：1.本课程支撑专业培养计划中毕业要求1、毕业要求2、毕业要求3和毕业要求4；2.本课程支撑专业培养计划中毕业要求1中的指标点1.2：能针对一个电力系统复杂工程问题建立合适的数学模型，并利用恰当的边界条件求解；毕业要求1中的指标点1.3：能够将工程基础和专业知识用于电力系统工程问题的分析和优化；3.毕业要求2中的指标点2.1：能识别和判断电力系统复杂工程问题的关键环节和参数；4.本课程支撑专业培养计划中毕业要求3中的指标点3.3：能够通过模型构建对工艺设计、系统参数和设备指标进行计算；5.本课程支撑专业培养计划中毕业要求4中的指标点4.4：能正确采集、整理实验数据，对实验结果进行关联、建模、分析和解释，获取合理有效的结论。三、教学内容及要求第一章计算机控制概论1.教学内容（1）熟悉计算机控制系统的组成，理解相关基本概念；（2）了解计算机控制系统的各种分类及工作方式；（3）了解计算机控制系统的发展及应用。2.重、难点计算机控制系统的相关基本概念。3.考核要点（1）计算机控制系统基本概念。4.教学方法课堂讲解，平时作业5.作业安排（1）计算机控制系统相关基本概念问答题。第二章计算机控制系统基础1.教学内容（1）理解信号采样的基础知识和基本理论；（2）掌握Z变换的数学计算方法及相关的性质和定理；（3）掌握连续状态方程的离散化计算方法；（4）掌握计算机控制系统性能分析的Z变换数学方法。2.重、难点Z变换在计算机控制系统性能分析中的应用。3.考核要点（1）Z变换数学计算；（2）计算机控制系统性能分析。4.教学方法课堂讲解，平时作业5.作业安排（1）Z变换，Z反变换计算题；（2）Z变换求解差分方程计算题；（3）控制系统稳定性分析计算题。第三章计算机控制系统的硬件技术1.教学内容（1）熟悉计算机控制系统的硬件结构；（2）了解输入输出通道的接口技术和控制方式；（3）掌握计算机控制系统输入输出通道的基本实现方法。2.重、难点A/D、D/A转换的原理与实现方法。3.考核要点（1）输入输出通道的接口技术及实现。4.教学方法课堂讲解，平时作业5.作业安排（1）A/D、D/A转换原理问答题；（2）A/D、D/A转换计算题。第四章计算机数学程序控制技术1.教学内容（1）了解数学程序控制的基本概念和基本方法；（2）掌握逐点比较法直线插补控制方法；（3）熟悉逐点比较法圆弧插补控制方法；（4）理解步进电机的工作原理，熟悉步进电机的基本参数；（5）掌握步进电机的驱动控制原理。2.重、难点数字程序控制的直线插补和圆弧插补原理，步进电机的驱动控制。3.考核要点（1）逐点比较法直线插补控制方法；（2）步进电机的驱动控制原理。4.教学方法课堂讲解，平时作业5.作业安排（1）逐点比较法直线插补计算题；（2）逐点比较法圆弧插补计算题；（3）步进电机的驱动控制原理问答题。第五章计算机控制系统设计方法1.教学内容（1）熟悉按连续系统设计的计算机控制系统离散化设计方法；（2）理解数字PID控制算法的特点和原理；（3）理解常用的数字PID改进算法的原理；（4）掌握PID参数的整定方法；（5）掌握最少拍无差（包括有纹波和无纹波）系统的设计方法。2.重、难点PID控制器的设计与实现，最少拍无差系统的设计。3.考核要点（1）计算机控制系统离散化设计方法；（2）数字PID控制及其改进算法；（3）PID参数的整定；（4）最少拍无差系统（有纹波和无纹波）的设计方法。4.教学方法课堂讲解，平时作业5.作业安排（1）计算机控制系统离散化设计计算题；（2）数字PID控制算法计算题；（3）数字PID控制及其改进算法原理问答题；（4）最少拍无差系统（有纹波和无纹波）设计计算题。第六章计算机控制系统的设计与实现1.教学内容（1）熟悉计算机控制系统的设计原则与步骤；（2）分析计算机控制系统设计实例；（3）熟悉基本的硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术。2.重、难点计算机控制系统的设计原则与步骤。3.考核要点（1）计算机控制系统的设计原则与步骤；（2）基本的抗干扰技术。4.教学方法课堂讲解，平时作业5.作业安排（1）系统设计原则与步骤问答题；（2）基本的抗干扰技术问答题。第八章计算机网络控制系统1.教学内容（1）理解分布式控制系统的原理；（2）了解现场总线控制系统；（3）了解工业以太网控制系统。2.重、难点分布式控制系统的结构体系。3.考核要点（1）分布式控制系统的基本概念和基本原理。4.教学方法课堂讲解，平时作业5.作业安排（1）分布式控制系统的基本概念和基本原理问答题。四、学时分配及对毕业要求指标点的支撑章节教学内容支撑的毕业要求指标点学时分配讲课实验实践第1章计算机控制概论计算机控制系统的相关基本概念；计算机控制系统的组成，分类，工作方式，发展及应用。1.2100第2章计算机控制系统基础信号采样的基础知识和基本理论；Z变换的数学计算方法；连续状态方程的离散化计算；计算机控制系统性能分析。1.2、1.3400第3章计算机控制系统的硬件技术计算机控制系统的硬件结构；输入输出通道的接口技术。2.1、4.4200第4章计算机数学程序控制技术数学程序控制的基本概念和基本方法；逐点比较法直线插补；逐点比较法圆弧插补；步进电机的工作原理及驱动控制原理。2.1、3.3500第5章计算机控制系统设计方法计算机控制系统离散化设计方法；数字PID控制及其改进算法；PID参数的整定；最少拍无差（包括有纹波和无纹波）系统的设计。2.1、3.3、4.4700第6章计算机控制系统的设计与实现计算机控制系统的设计原则与步骤；计算机控制系统设计实例。1.3200第7章计算机网络控制系统分布式控制系统的原理；现场总线控制系统和工业以太网控制系统。1.3100随堂测试随堂出题，开卷考试200合计2400五、考核方式及成绩评定标准1、课程考核方式：考核方式包括期末随堂测试和平时及作业情况考查。期末随堂测试采用开卷测试。2、课程成绩评定标准课程成绩=平时考核成绩×40%+随堂测试成绩×60%。成绩的具体构成如下：考核形式分值考核细则平时成绩40%课堂考勤及课堂表现20根据出勤率、课堂问题回答情况、课堂讨论参与情况进行打分，最后按满分20分成绩计入课程总成绩。作业20根据作业完成情况、作业书写情况、作业正确率、作业完成次数进行打分，最后按满分20分成绩计入课程总成绩。随堂测试60%随堂测试卷面成绩60测试试卷题包括计算题、简答题和应用题等，以卷面成绩的60%计入课程总成绩。课堂考勤及课堂表现得分标准如下：课堂考勤及课堂表现得分出勤率90%以上；课堂点名回答问题基本概念清晰，解决问题的方案正确、合理，能提出不同的解决问题方案，积极参与课堂交流，能组织同组学生进行讨论学习，能带动与激励同组伙伴的求知欲。18-20分出勤率80%以上；课堂点名回答问题基本清晰，能提出解决问题的正确方案，积极参与课堂交流，能组织同组学生进行讨论学习。15-17分出勤率60%以上；课堂点名回答问题基本清晰，能提出解决问题的合理方案，能参与课堂交流，能参与同组学生进行讨论学习。12-14分出勤率60%以下；不能够提出解决问题的基本方案，参与课堂交流少。1-11分基本不来上课。0分作业得分标准如下：作业得分作业严格按要求并及时完成；书写清晰、逻辑性强，正确率95%以上，没有抄袭情况。18-20分作业按要求并及时完成；书写清晰，正确率80%至95%。15-17分不能按照作业要求，未及时完成次数少于三次，但改正及时，态度端正。12-14分不能按照作业要求，未及时完成，未及时完成次数大于三次，老师指出后改正态度端正并补充完成。7-11分抄袭作业或不能按照作业要求，未及时完成，老师指出仍不改正次数达三次以上。0-6分六、参考书目：1、《计算机控制技术》，施保华，华中科技大学出版社，2006年2、《计算机控制技术》，于海生，机械工业出版社，2011年3、《计算机控制技术》，高金源，高等教育出版社，2008年《计算机控制I》课程简介课程中文名称：计算机控制I课程英文名称：ComputerControlledSystemⅠ课程编号：C1134学分：1.5学时：24先修课程：C语言程序设计、传感器与检测技术、自动控制理论等适用专业：电气工程及其自动化内容提要：《计算机控制I》是电气工程及自动化专业的一门专业拓展课。主要介绍计算机控制系统数学模型和系统性能分析方法，系统硬件组成和信号输入输出通道的基本功能设计，运用逐点比较法直线插补和圆弧插补进行数字程序控制算法设计