计算机控制技术教案

电信学院喻晓红计算机控制技术总学时：60学时√)公共课（自动化专科09级总成绩：课堂参与占10%；平时作业、实验占30%；期末考试占60%（闭卷考试：术语解释、判断说理题、简述题、计算题、综合分析论述题）。讲述计算机控制系统中工程的设计与控制过程设计，过程量I/O通道的构成原理及系统软硬件实现的方法，数字控制器的模拟化设计法、直接数字设计法，以及认识了解电信学院喻晓红计算机控制技术总学时：60学时√)公共课（自动化专科09级总成绩：课堂参与占10%；平时作业、实验占30%；期末考试占60%（闭卷考试：术语解释、判断说理题、简述题、计算题、综合分析论述题）。讲述计算机控制系统中工程的设计与控制过程设计，过程量I/O通道的构成原理及系统软硬件实现的方法，数字控制器的模拟化设计法、直接数字设计法，以及认识了解DCS和FCS系统等。本课程旨在培养学生掌握微型计算机控制的基本概念，掌握微型计算机控制系统的基本分析方法和设计方法。要求学生从理论上掌握计算机控制系统的基本原理及应用，为学生提供有效地分析和设计计算机控制系统所需的必要的洞察力、知识和理解力。在实践过程中能利用计算机技术解决控制系统中的实际问题。通过该课程的学习能独立承担和开展计算机控制系统方面的研究工作。通过本课程的学习，学生应了解计算机控制技术的发展及应用前景。理解计算机控制系（教研室）：职其中：选修课()）学科课（自动化称：讲课54学时）专业课（讲师实践6学时√）实践课（）全校任选课（）

学院(部)：

授课教师：

课程名称

总学分3.5学分

必修课(课程类别

授课对象

考核方式

本课程主要学习微型计算机控制系统的构成及分类，微型机控制系统的设计方法。

教学基本目的和要求系统的基本组成。掌握一些最基本的计算机控制系统的分析方法、较简单的软硬件的设计与实现。

与LED显示技术，数据预处理技术，数字PID控制及改进型算法，控制系统整体设计与LED显示技术，数据预处理技术，数字PID控制及改进型算法，控制系统整体设计教学难点：计算机控制系统的信号变换特点，过程通道设计中主要硬件接口电路的功能和应用，硬件软件抗干扰技术，四个象限圆弧逐点比较法插补运算，数字PID参数的选择（1）学生数据通信与计算机网络知识严重匮乏解决办法：加强相关知识的介绍、补充；（为了不过多占用课堂学时），为学生提微型计算机控制技术实用教程（第2版）潘新民，王燕芳编著.电子工业出版社.2010年机械工业出版社.2007年刘原编著西安电子科技大学出版社.2003年本课程的重点包括：计算机控制系统的特点、组成和分类，模拟量输入输出通道技术，硬件软件抗干扰技术，逐点比较法插补原理（直线与圆弧）、步进电机控制，键盘教学重点和难点供参考资料，鼓励学生自学，积极为学生答疑；让学生开展讨论、互相帮助。（2）组成计算机控制系统的环节较多，学生不易考虑周全解决办法：首先深入浅出地介绍各种计算机控制系统的整体构成，并对各环节作具体的技术讲解，最后顺理成章地将各章节所学内容组成实用的计算机控制系统，软硬件结合。

（一）推荐教材：

计算机控制技术（第2版）.顾德英主编.北京邮电大学出版社.2007年

（二）参考书目：教材、参考书

计算机控制技术（第1版）于海生编著.

计算机控制技术（第1版）薛弘晔

注：此页针对课程整体内容进行填写

第一章程，认识到现计算机控制技术是目前应用最广的控制系统技术，初步了解目前正在发展的自动化新型技术，掌握计算机控制系统组成分类及相应的工业控制计算机类型及各自计算机控制系统分类解决办法1.1微型计算机及控制理论的概述及发展（1学时）1.2微型计算机控制系统组成（1学时）1.3第一章程，认识到现计算机控制技术是目前应用最广的控制系统技术，初步了解目前正在发展的自动化新型技术，掌握计算机控制系统组成分类及相应的工业控制计算机类型及各自计算机控制系统分类解决办法1.1微型计算机及控制理论的概述及发展（1学时）1.2微型计算机控制系统组成（1学时）1.3微型计算机控制系统分类（1学时）1.4微型计算机控制系统的发展概况与趋势（1学时）作业：1、计算机控制系统由哪几部份组成，说明各部份的主要功能2、计算机控制按功能分类有哪几种？其中计算机在系统中分别起什么作用？微型计算机控制技术实用教程（第2版）潘新民，王燕芳编著.电子工业出版社.2010年计算机控制技术（第1版）于海生编著.刘原编著西安电子科技大学出版社.2003年学生要求尽量理论联系实际讲课（对本章节的课堂教学需补充说明的内容）现场总线技术概述机械工业出版社.2007年

总学时1学时—第6学时

授课内容

通过本章的学习，让学生初步认识计算机控制的概况，了解其概况及其发展应用过教学目的和要求

的特点。教学重点计算机控制系统组成，计算机控制系统分类，工业控制计算机教学难点重点难点

从计算机控制系统的基本结构入手，分析计算机控制系统是一个模拟-离散混和系统，引出计算机控制系统的信号转换过程，掌握计算机控制系统的特点。(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)1微型计算机控制系统概述（6学时）教学安排

1.5控制装置种类（1学时）1.6工控机总线介绍（1学时）

思考：构建一个计算机控制系统要考虑哪方面的技术？思考题、课后作业3、说明DDC和SCC的系统工作原理、特点以及它们之间的联系和区别。

计算机控制技术（第2版）.顾德英主编.北京邮电大学出版社.2007年主要参考资料计算机控制技术（第1版）薛弘晔课后自我总结分析

备注

注：此页针对具体授课内容填写

第二章字量及模拟输入输出通道的组成。重点掌握数字量输出驱动器件，模拟量输入输出构成及常用器件，重点掌握A/D转换接口及编程，D/A转换及接口。认识了解现，硬件抗干

重点数字量输入输出通道及接口，第二章字量及模拟输入输出通道的组成。重点掌握数字量输出驱动器件，模拟量输入输出构成及常用器件，重点掌握A/D转换接口及编程，D/A转换及接口。认识了解现，硬件抗干

重点数字量输入输出通道及接口，模拟量输入通道，多路转换器,S/H器，ADC0809,AD574A,A/D转换接口及编程，D/A转换及接口，硬件抗干扰措施模拟量输入通道接口技术（6学时）多路开关及采样保持器（2学时）2.32.3.1模拟量输出通道结构形式（2学时）2.3.2D/A转换器与接口技术（2学时）硬件抗干扰技术（2学时）输入/输出通道及接口技术模拟量输出通道接口技术（4学时）

总学时7学时—第20学时

授课内容

通过本章的学习，使学生掌握模拟量及数字量输入/输出通道的组成及接口，了解数教学目的和要求

扰措施及电源及接地技术。教学重点

重点难点教学难点A/D转换接口及编程，D/A转换及接口(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)2输入/输出通道及接口技术（14学时）2.1数字量输入输出通道及接口技术（2学时）2.22.2.12.2.2A/D转换器与接口技术（4学时）教学安排2.42.4.1硬件抗干扰方法2.4.2系统供电与接地技术

2、模拟量输入通道主要有哪些部件组成，各部件主要功能是什么？3试用38255A,LF398,CD4051和PC总线工作控制机接口，设计2、模拟量输入通道主要有哪些部件组成，各部件主要功能是什么？3试用38255A,LF398,CD4051和PC总线工作控制机接口，设计出8路模拟采集系统。微型计算机控制技术实用教程（第2版）潘新民，王燕芳编著.电子工业出版社.2010年计算机控制技术（第1版）于海生编著.刘原编著西安电子科技大学出版社.2003年要求学生理论联系实际，能在实验室对常用的过程输入输出通道进行实际边线及接口编程（对本章节的课堂教学需补充说明的内容）机械工业出版社.2007年1数字量输出通道主要需要解决哪些问题？其中哪些部件可以完成信号的驱动？

思考题、课后作业请画出接口电路原理图，并编写相应的8路模拟量的数据采集程序4什么时串模干扰和共模干扰？如何抑制？

计算机控制技术（第2版）.顾德英主编.北京邮电大学出版社.2007年

主要参考资料

计算机控制技术（第1版）薛弘晔

课后自我总结分析

备注

注：此页针对具体授课内容填写

第三章通过本章的学习，使学生了解人机交互接口的键盘及显示技术的概念，掌握键盘设计方法及接口，掌握LED显示原理，了解常用的显示接口技术。原理教学难点3.1.1键盘设计需要解决的几个问题（0.5学时）3.1.第三章通过本章的学习，使学生了解人机交互接口的键盘及显示技术的概念，掌握键盘设计方法及接口，掌握LED显示原理，了解常用的显示接口技术。原理教学难点3.1.1键盘设计需要解决的几个问题（0.5学时）3.1.2少量功能键的接口技术（0.5学时）3.1.3矩阵键盘的接口技术（0.5学时）3.1.4键盘特殊功能的处理（0.5学时）2说明非编码键盘扫描原理及键值方法3LED发光二极管组成的段数码管显示器，就其结构来讲有哪两种接法？不同的接微型计算机控制技术实用教程（第2版）潘新民，王燕芳编著.电子工业出版社.2010年计算机控制技术（第1版）于海生编著.刘原编著西安电子科技大学出版社.2003年课件的准备上还可以做到更多的图文并茂以便于学生更好的理解。（对本章节的课堂教学需补充说明的内容）人机交互接口技术机械工业出版社.2007年

总学时21学时—第24学时

授课内容

教学目的和要求

教学重点按键防抖技术，少量功能键设计，键盘特殊功能的处理，LED数码管的结构成显示重点难点矩阵键盘设计，LED动静态显示接口技术

(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)3人机接口技术（4学时）3.1键盘及接口技术（2学时）

教学安排3.2LED显示接口技术（2学时）3.2.1LED数码管的结构成显示原理（1学时）3.2.2LED动态显示接口技术（0.5学时）3.2.3LED静态显示接口技术（0.5学时）思考：作业1键盘为什么要防抖？在计算机控制系统中如何实现防抖？思考题、课后作业法对字符显示有什么影响

计算机控制技术（第2版）.顾德英主编.北京邮电大学出版社.2007年主要参考资料

计算机控制技术（第1版）薛弘晔课后自我总结分析

备注

注：此页针对具体授课内容填写

第四章通过本章的学习，使学生掌握第一象限直线及圆弧插补方法及步进电机控制原理及应用以及相应的接口技术，了解顺序及数字控制的基本原理。认识了解四个象限的插补方法。教学重点进电机计算机控制4.14.24.2.1数字程序控制基础（1学时）3设给定的加工轨迹为第一象限的直线OP，起点为坐标原点，终点坐标为（6，4），试进行插补计算，作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。第四章通过本章的学习，使学生掌握第一象限直线及圆弧插补方法及步进电机控制原理及应用以及相应的接口技术，了解顺序及数字控制的基本原理。认识了解四个象限的插补方法。教学重点进电机计算机控制4.14.24.2.1数字程序控制基础（1学时）3设给定的加工轨迹为第一象限的直线OP，起点为坐标原点，终点坐标为（6，4），试进行插补计算，作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。微型计算机控制技术实用教程（第2版）潘新民，王燕芳编著.电子工业出版社.2010年计算机控制技术（第1版）于海生编著.刘原编著西安电子科技大学出版社.2003年（对本章节的课堂教学需补充说明的内容）顺序控制与数字控制技术数字程序控制原理，直线插补算法，圆弧插补算法，步机电机工作原理，步顺序控制技术（1学时）数字程序控制技术（5学时）机械工业出版社.2007年

总学时25学时—第30学时

授课内容

教学目的和要求

重点难点教学难点逐点比较法插补算法，步进电机计算机控制方法

4顺序控制与数字控制技术（6学时）

教学安排4.2.2逐点比较法插补原理（2学时）4.2.3步进电机控制技术（2学时）

思考：如何将四个象限内的直线或是圆弧插补方法由一个程序编程实现？作业：1直线插补过程分为哪几个步骤？有哪几种终点判别方法？2圆弧插补过程分为哪几个步骤？思考题、

课后作业4简述反应式步进电动机的工作原理5三相步机电动机有哪几种工作方式？分别画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。

计算机控制技术（第2版）.顾德英主编.北京邮电大学出版社.2007年

主要参考资料

计算机控制技术（第1版）薛弘晔课后自我总结分析

备注

注：此页针对具体授课内容填写

第五章通过本章的学习，使学生了解控制系统数据处理一般方法。了解查表方法，越限报警方法，掌握系统误差处理方法，量程转换，线性化处理及常用的数字滤波方法。教学重点：系统误差处理方法，量程转换，标度变换，常用数字滤波方法教学难点：标度变换，常用数字滤波方法5.15.1.1系统误差的校准第五章通过本章的学习，使学生了解控制系统数据处理一般方法。了解查表方法，越限报警方法，掌握系统误差处理方法，量程转换，线性化处理及常用的数字滤波方法。教学重点：系统误差处理方法，量程转换，标度变换，常用数字滤波方法教学难点：标度变换，常用数字滤波方法5.15.1.1系统误差的校准（1学时）5.1.2线性化处理（1学时）5.1.3越限报警处理及查表技术（1学时）2什么是系统误差，系统误差如何产生？如何消除？3有哪些常见的数字滤波方法？并简述其方法及特点。微型计算机控制技术实用教程（第2版）潘新民，王燕芳编著.电子工业出版社.2010年计算机控制技术（第1版）于海生编著.刘原编著西安电子科技大学出版社.2003年（对本章节的课堂教学需补充说明的内容）控制系统数据处理技术测量数据预处理技术（3学时）机械工业出版社.2007年

总学时31学时—第36学时

授课内容

教学目的和要求

重点难点

5控制系统的数据处理技术（6学时）

教学安排

5.2量程自动转换和标度变换（1学时）5.3数字滤波技术（2学时）

思考：作业：1数据预处理包括哪些技术思考题、课后作业4已知某热处理炉温度测量仪表的量程为0℃～1600℃，，经温度变送器输出电压为1～5V，再经AD574A转换（输入范围为0～5V，试计算当采样数值为3D5H时，所对应的炉温为多少℃？（设为线性关系）

计算机控制技术（第2版）.顾德英主编.北京邮电大学出版社.2007年

主要参考资料

计算机控制技术（第1版）薛弘晔

课后自我总结分析

备注

注：此页针对具体授课内容填写

第六章通过本章的学习，使学生了解数字控制器的模拟及数字化设计方法，掌握数字PID控制方法及参数整定方法，充分了解P、I、D控制的特点及相应的改进方法。了解最少重点数字PID参数整定方法数字控制器的模拟化设计方法（11学时）第六章通过本章的学习，使学生了解数字控制器的模拟及数字化设计方法，掌握数字PID控制方法及参数整定方法，充分了解P、I、D控制的特点及相应的改进方法。了解最少重点数字PID参数整定方法数字控制器的模拟化设计方法（11学时）6.1．1PID算法的数字实现（2学时）6.1.26.1.32什么是最小拍控制？3、增量式数字PID与位置式数字PID相比较，主要有哪些优点？分别写出两种数字

微型计算机控制技术实用教程（第2版）潘新民，王燕芳编著.电子工业出版社.2010年计算机控制技术（第1版）于海生编著.机械工业出版社.2007年可考虑结合matlab以及实验装置，对系统进行PID及最少拍数字控制器多种控制方法实现。（对本章节的课堂教学需补充说明的内容）数字控制器的设计数字控制器模拟化设计方法，数字PID控制算法，改进的数字PID控制器设计，数字PID调节中的几个实际问题（2学时）几种发展的PID算法（4学时）

总学时37学时—第50学时

授课内容

教学目的和要求拍控制的基本概念及设计步骤。

重点难点难点数字PID控制算法及其改进，PID参数整定

6数字控制器的设计（14学时）6.16.1.1数字控制器的模拟化设计步骤（1学时）

教学安排6.1.4PID参数的整定方法（2学时）6.2数字控制器的数字化设计方法（3学时）6.2.1数字控制器的数字化设计步骤（1学时）6.2.2最少拍控制系统设计（2学时）

思考：作业：1、数字控制器的模拟化设计方法步骤是什么？思考题、课后作业PID算式。4有哪些常见的改进型数字PID方法，试述改进原因以及改进方法。5采样周期如何选择，有哪些常见的数字PID参数整定方法？计算机控制技术（第2版）.顾