《计算机控制系统》课程教学大纲

《计算机控制系统》教学大纲Thesystemcontrolledbycomputertechnology一、课程基本信息学时：32学分：2考核方式：考查（考查成绩占总成绩70%，平时成绩占总成绩30%）中文简介：

本课程是机械自动化类各专业的“专业主干课程”，属工程技术类课程。通过本课程的学习，能够具备独立设计计算机控制系统的能力，使得计算机控制技术广泛应用于工农业生产，交通运输以及国防建设的各个领域，提高生产过程的自动化程度。计算机控制系统在科学研究和各个工业部门的生产实践中已有相当广泛的应用，而且将应用得越来越广。《计算机控制系统》课程作为电气工程学院和机电工程学院有关专业的主干课，无论是在绝大多数学生的毕业设计中，还是学生毕业后从事自动控制系统的设计与运行时都是用的最多的一门课之一。通过本课程的学习，应使学生获得计算机控制技术方面必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解计算机控制技术的应用和发展概况，计算机控制技术是机械工程类专业的学科专业选修课。二、教学目的与要求本课程的目标是培养学生计算机控制系统设计与实现的能力。通过对基本概念、基本理论、基本设计方法、基本实验技能的学习与实践，使学生掌握计算机控制系统的硬件和软件设计、制作与调试的基本知识与技能。通过工程实例教学和实践环节训练，增强学生的工程意识，培养创新精神，提高解决工程问题的能力。在本课程的教与学中需要注重软件与硬件、元件与系统、弱电与强电、算法与程序实现的密切结合。

工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术。它主要研究如何将计算机技术和自动化控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。开设本课程的目的在于使学生了解和掌握以微型机为核心组成的控制系统的硬件、软件基础知识和基本应用技术。了解计算机控制技术方面的最新知识，在教学过程中结合实验环节使学生通过实验实习进一步掌握设计开发思路和方法，具备对一般性问题的分析和解决能力；培养自学能力，能将已学过的知识灵活运用。三、教学方法与手段本课程的教学模式包括：课堂讲授、习题课、课外作业、实验和实习。通过本课程各个教学环节的教学，重点培养学生的自学能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力；运用启发式教学方法，通过本课程的教学，让学生清晰、整洁地表达自己解决问题的思路和步骤的能力，培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力，以及围绕课堂教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识领域的能力。主要是通过作业、问答、讲授等形式为教学手段。四、教学内容及目标本课程的教学由两大部分组成：(一)理论教学内容；(二)实践教学内容。理论教学中的重点是第四章—数字PID及其算法和第五章—直接数字控制及其算法。其中几种发展的PID算法、串级控制技术等内容是本课程的难点。本课程在教学中充分利用实验室，使学生在理论学习的基础上加强实际动手操作能力，以便做到感性认识与理性认识的统一。第一章

绪论(6学时)

1、计算机控制系统的概念、组成。

2、计算机控制系统的分类以及发展。

重点讲授计算机控制系统的组成和分类。

第二章

计算机控制系统的设计方法(4学时)

1、计算机控制系统的基础知识。

2、计算机控制系统的模拟化设计方法。

3、计算机控制系统的直接数字化设计方法。

第三章

数字PID控制算法(4学时)

1、模拟PID控制算法的数字实现。

2、几种发展的数字PID控制算法。

3、数字PID控制器参数的整定方法。

重点讲解数字PID控制算法的基本表达式，几种发展的数字PID控制算法及数字PID控制器参数的整定方法。使学生能够针对给出的控制对象数学模型，设计出符合性能指标要求的数字PID控制器，并且对其能够进行仿真研究。

第四章

最小拍控制与纯滞后补偿（4学时）

重点讲解Smith纯滞后补偿控制技术和Dahlin控制算法。使学生能够针对给出的控制对象的数学模型，设计出符合性能指标要求的Smith纯滞后补偿器和Dahlin控制器，并且对其能够进行仿真研究。第五章

模糊控制（2学时

）

第六章

计算机控制系统的硬件设计（8学时）

第七章

总线技术与组态软件(4学时)

第八章

计算机控制系统软件设计（4学时）

第九章

计算机控制系统抗干扰技术(6学时)

1、电源、地线、传输线干扰及其对策。

2、计算机控制系统硬件抗干扰措施。

3、计算机控制系统软件抗干扰措施。

重点讲解控制系统硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术，使学生能够掌握数字滤波方法。

第九章

计算机控制系统的设计与实现(2学时)

结合实例介绍计算机控制系统的设计原则与步骤，使学生能够独立进行计算机控制系统的设计。五、推荐教材和教学参考资源推荐教材