《计算机控制技术 第2版》-罗文广(教学大纲)

“计算机控制技术”课程教学大纲课程英文名ComputerControlTechnology课程编号33001306A课程性质专业课必修课课程类别必修课学分3总学时数56开课学院自动化学院开课基层教学组织自动化系面向专业自动化开课学期6注:课程性质是指学科通识课/专业基础课/专业课/集中实践课；课程类别是指必修课/选修课。课程目标“计算机控制技术”是自动化专业的专业核心课程，是把计算机技术与自动化控制系统融为一体的，为适应工业控制需要而发展起来的的一门综合性技术。课程以微型计算机为控制工具，阐述计算机控制系统的基本结构和组成、计算机控制的基础、过程通道及抗扰措施、常用的计算机控制算法、计算机控制系统的基本设计方法。课程内容蕴含一定的隐形思政元素，教学过程要结合课程知识内容特点，注重开发和融入思政元素，并实施课程思政教育，做到立德树人。通过该课程理论和实验实践教学，使学生了解和掌握计算机控制的基本技术，以及计算机控制系统中各种控制算法的实现方法，使学生获得计算机控制技术的基本理论、基本知识和基本技能，为从事与计算机控制有关的工作奠定基础。课程目标(1):能够通过查阅文献资料，运用计算机控制系统的基本知识和理论，识别实际工程应用中自动化系统的结构，分析系统的功能和工作原理，获得正确的结果结论。课程目标(2):能够根据控制工程技术指标，正确设计和表达计算机控制系统的解决方案，能对系统器件或部件进行合理选型,设计过程中能考虑安全、环境等因素。课程目标(3):能够运用计算机控制系统理论知识，对实控制系统设计合理的计算机控制方法或策略，并通过分析、综合对控制算法中的结构和参数进行优选。课程目标(4):能够设计计算机控制系统的实验，根据要求使用MATLAB软件工具搭建实现仿真实验模型或使用实验设备搭建起硬件实验模型，并能对获取的实验结果进行数据处理、归纳、分析和研究，获得正确的结论。课程目标与毕业要求对应关系“计算机控制技术”课程强支撑毕业要求2的指标点2.4、毕业要求3的指标点3.1、3.2、毕业要求4的指标点4.3。课程目标与相关毕业要求及其指标点的对应关系如表1所示。表1课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标评价依据毕业要求2问题分析：能够应用数学、自然科学、工程基础基本原理和专业知识，并通过信息收集和文献研究，识别、表达和分析自动化领域复杂工程问题，以获得有效结论。指标点2.4能认识到解决自动化领域复杂工程问题有多种方案可选择，会通过文献研究寻求可替代的解决方案。（1）1、课堂表现2、作业3、线上测试4、线下测试5、期末考试毕业要求3设计（开发）解决方案：能够设计针对自动化领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的自动控制系统或单元，包括硬件电路、程序软件等设计，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。指标3.1掌握控制系统工程设计和产品开发全周期、全流程的基本设计方法，能就复杂工程问题进行基本方案设计，方案设计过程中能考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。（2）1、课堂表现2、作业3、线上测试4、课程设计报告5、期末考试指标3.2能够应用专业知识进行系统控制方式、控制策略设计，并通过对控制系统的分析、综合进行算法优选或参数优选。（3）1、课堂表现2、作业3、线上测试4、线下测试5、课程设计报告6、期末考试毕业要求4研究：能够基于科学原理,并采用科学方法对自动化领域的复杂工程问题进行研究，包括设计实验、收集、处理、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。指标点4.3能够综合运用所学知识对复杂控制系统工程问题进行研究，包括设计实验内容、实验方案、构建实验系统、并对实验结果进行整理、归纳和分析。(4)1、实验预习2、实验过程3、实验报告课程目标与教学内容和方法的对应关系“计算机控制技术”课程目标与教学内容、教学方法的对应关系如表2所示。表2课程目标与教学内容、教学方法的对应关系教学内容教学方法课程目标(1)(2)(3)(4)1.计算机控制系统概述文献查阅作业、启发式、随堂测试√2.计算机控制的理论基础线上线下混合、案例教学、启发式、问题牵引式、随堂测试、作业、单元测试√3.过程通道线上线下混合、案例教学、启发式、问题牵引式、随堂测试、作业、课程设计作业√√4.常用的计算机控制算法线上线下混合、案例教学、启发式、问题牵引式、随堂测试、作业、单元测试√√5.计算机控制系统设计线上线下混合、案例教学、随堂测试、作业、课程设计作业√课程实验线上线下混合、任务驱动、随堂测试√该课程详细教学内容和方法如下所述。1.计算机控制系统概述(1)主要内容●计算机控制系统的概念、原理图、组成；●计算机控制系统的功能和特点；●计算机控制系统的工作过程与方式；●计算机控制系统的分类；●计算机控制系统的发展趋势。(2)教学方法与要求教学方法：采用启发式、案例教学的课堂讲授方法，以及文献查阅作业、随堂测试。以启发式教学方式为主，启发学生尝试归纳计算机系统与模拟控制系统的主要区别。提出问题，使学生联系生活实际，寻找身边的计算机控制实例。并通过火电厂烟气脱硫系统控制系统和电加热炉的温度控制等作为案例，从原理上对反馈调节原理进行分析，确定系统的重要组成部分及组成框图，要求学生从中理解系统的概念及其在控制领域中的应用。课后要求学生进行文献查阅作业，查阅相关计算机控制系统，给出该系统工作原理、原理图，以及系统具体应用。教学要求：查阅相关资料，了解计算机控制系统的概念和发展趋势，掌握计算机控制系统的原理图，正确理解计算机控制系统的工作过程，计算机控制系统中的几种类型（DDC、SCC、DCS、FCS、工业以太网），计算机控制系统的组成、功能和特点。能对实际工程应用中自动化系统分析其系统结构和工作原理。(3)重点难点●重点:计算机控制系统的概念、原理图、组成，工作过程；计算机控制系统的分类。●难点:计算机控制系统原理图，计算机控制系统的工作过程。2.计算机控制的理论基础(1)主要内容●信号采样和信号恢复过程、采样定理；●差分方程及求解，Z变换和反变换；●脉冲传递函数；●离散系统的时域分析和稳定性分析；●离散化方法；(2)教学方法与要求教学方法：采用线上线下混合、启发式、案例教学的课堂讲授方法，以及随堂测试、作业训练和单元测试。线上微视频以讲解理论概念为主，主要讲授系统采样、Z变换及Z变换，数学模型的概念、类型和常见建模思路、方法，脉冲传递函数的定义和求取，离散系统的分析。线下课堂教学则采用案例教学。以正弦信号采样及恢复作为教学案例，掌握信号的采样和采样周期的选择，以及理解采样信号Z变换的物理意义，写出其Z变换形式。以直流电机闭环调速系统为教学案例，讨论求取广义被控对象脉冲传递函数、脉冲传递函数与差分方程的相互转换、闭环脉冲传递函数、Z反变换求取、离散系统的时域分析及MATLAB仿真。教学要求：=1\*GB3①理解采样定理，掌握采样信号的数学描述、能用数学表达式描述采样信号。能根据采样定理，对某一信号选择合适的采样周期。能绘出经过采样器采样的信号波形及绘出经过保持器恢复的信号波形。②理解离散系统的差分方程表示，能对某一差分方程，使用迭代法和Z变换法求出差分方程的解。可以写出采样信号的Z变换形式。③熟练掌握离散系统脉冲传递函数计算，特别是广义被控对象脉冲传递函数及闭环脉冲传递函数的求取。④熟练掌握离散系统的分析及相关计算。能利用特征根和劳斯判据判定系统是否稳定；根据系统结构及输入求出系统响应，画出输出响应曲线，并获得系统性能指标参数；并对系统稳态误差进行分析；用MATLAB表述离散系统模型及进行时域分析并仿真，给出结论。⑤能使用不同离散化方法对连续模型进行离散，写出器脉冲传递函数形式或差分方程形式。(3)重点难点●重点:采样过程、零阶保持器，差分方程及求解，Z变换定义和意义，求采样信号的Z变换，长除法求Z反变换，脉冲传递函数的概念，开环和闭环脉冲传递函数的求取，离散系统的时域指标及时域分析，离散系统稳定的充要条件及劳斯稳定判据，离散系统稳态误差的求取，几种常用的离散化方法。●难点:采样信号的数学描述、零阶保持器的传递函数，离散系统的差分方程表示，离散时间信号的Z变换，离散系统脉冲传递函数计算，离散系统的分析及相关计算。3.过程通道(1)主要内容●模拟量输入通道●模拟量输出通道●数字量输入输出通道●数据处理（标度变换和线性化）和数字滤波●过程通道的可靠性措施(2)教学方法与要求教学方法：采用线上线下混合、启发式、案例教学的课堂讲授方法，以及随堂测试、作业训练和课程设计作业。线上主要讲授模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道各个基本构成；A/D和D/A转换器字长的选择，ADC0809、MAX1241、DAC0832工作原理时序以及与计算机的接口电路和程序，常用的数字滤波方法和提高可靠性的措施。线下课堂教学则采用案例教学。以温度采集系统为教学案例，掌握A/D转换器字长的选择，温度采集系统总体方案确定及器件选型，A/D转换时钟信号的生成，采样周期的实现，A/D转换器与单片机接口电路及A/D转换软件设计，系统的成本核算。归纳并行和串行A/D转换器与计算机接口和软件有何区别。以函数信号发生器系统为教学案例，分析如何用DAC0832生成锯齿波、矩形波、三角波，及其与单片机接口电路及D/A转换软件设计。以步进电机控制系统为教学案例，掌握数字量输入输出通道的结构，接口，及程序。教学要求：=1\*GB3①了解过程通道的一般结构。②掌握模拟量输入输出通道设计方法；能选择合适的A/D、D/A转换器件，给出系统设计方案，搭建模拟量输入输出通道；编写基本的A/D、D/A转换程序及接口程序。在确定设计方案时，要考虑到经济、安全等因素。③掌握数字量（尤其是开关量）输入输出通道的实现方法；能根据设计目标给出系统设计方案，搭建开关量输入输出通道；编写输入输出接口程序。④理解常用数据处理方法；掌握计算机控制技术中的标度变换，能正确给出采集系统采集到的数据对应的工程值；了解各种数字滤波方法，能合理选择数字滤波方法完成数据的处理；理解过程通道存在的干扰，了解过程通道中硬件和软件抗干扰的措施。(3)重点难点●重点:模拟量输入通道中信号调理电路、A/D转换器的工作原理及选择、A/D转换器与计算机之间的接口及A/D转换软件设计，模拟量输出通道中D/A转换器的工作原理及选择、D/A转换器与计算机之间的接口及D/A转换软件设计，数字量输入输出通道的实现，线性标度变换，数字滤波的几种方式。●难点:模拟量输入通道中A/D转换器与计算机之间的接口及A/D转换软件设计、模拟量输出通道中D/A转换器与计算机之间的接口及D/A转换软件设计、标度变换。4.常用的计算机控制算法(1)主要内容●模拟PID控制及PID控制参数的作用；●位置式及增量式PID算式；●数字PID控制算法的改进算法；●数字PID控制算法参数整定；●最少拍控制系统的概念；●最少拍控制器和最少拍无纹波控制器的设计；●大林算法及史密斯预估补偿控制器；●模糊控制基本概念●数字控制器的实现方法(2)教学方法与要求教学方法：采用线上线下混合、启发式、案例教学的课堂讲授方法，以及随堂测试、作业练和单元测试。线上微视频主要讲授PID控制概念、PID参数对系统性能的影响、位置式和增量式算法、PID改进算法、最少拍控制设计、最少拍无纹波设计概念及例程，大林算法和史密斯预估控制概念。智能控制概念。线下课堂教学则采用案例教学。以机器人机械臂控制系统设计为教学案例，从系统需要达到的性能指标入手，分析可采用的控制算法，给出数字PID控制算式，针对该实际案例，选择几种PID控制器结构（位置式、增量式、积分分离PID），归纳PID参数对性能的影响，结合MATLAB和Simulink仿真结果和性能指标要求，整定PID参数。以单容水箱液位控制系统和雷达天线伺服控制系统为教学案例，分析最少拍控制器的设计过程。以模糊控制洗衣机为教学案例，讨论模糊控制器的设计及仿真。教学要求：=1\*GB3①掌握数字式PID算法及实现方法，理解几种改进型数字PID算法（遇限削弱积分法、积分分离法、变速积分法、不完全微分法、有效偏差法）；掌握数字PID参数整定方法。能根据性能指标选择合适的PID控制器结构，及确定PID控制器的参数。能编写PID控制器的MATLAB或C语言程序，实现PID控制器的仿真。②掌握最少拍无纹波数字控制器的设计方法及实现。理解最少拍无纹波控制器与最少拍控制器的区别与联系。能设计仿真最少拍控制器，并编写MATLAB仿真程序进行仿真分析，能给出正确的结论。③了解纯滞后补偿控制中的大林算法和史密斯补偿算法。④理解模糊控制算法的最基本原理和形式。能在MATLAB中搭建最简单的模糊控制器，分析该模糊器的控制效果，能给出结论。(3)重点难点●重点:模拟PID控制传递函数，PID控制参数的作用，数字PID位置式及增量式控制算式，几种常用的数字PID改进算法（遇限削弱积分法、积分分离法、变速积分法、不完全微分法、有效偏差法），数字PID控制算法参数整定，最少拍控制的概念，最少拍控制器的设计，模糊控制器的设计，数字控制器实现方法。●难点:PID参数对系统控制性能的影响、数字PID位置式及增量式控制算式、数字PID控制参数的整定、最少拍控制器设计、模糊控制器的设计。5.计算机控制系统设计(1)主要内容●计算机控制系统的设计方法及步骤●DDC控制系统设计实例●现场总线控制系统设计实例●研究性学习项目——LED照明闭环控制系统●研究性学习项目——智能小车控制系统(2)教学方法与要求教学方法：采用线上线下混合、启发式、案例教学的课堂讲授方法，以及随堂测试、作业训练和课程设计作业。线上教学讲授计算机控制系统的设计方法及步骤；及两个个设计实例。线下课程以LED照明控制系统和智能小车控制系统为案例，对这两个系统的设计要点过程进行详细讲解。教学要求：=1\*GB3①查阅资料，获取相关设计标准、安全设计规范，理解计算机控制系统的设计方法及步骤。理解设计实例的系统概况和工作过程。②仿真实现一个研究性学习项目。(3)重点难点●重点:计算机控制系统的设计方法及步骤；研究性学习项目的仿真实现●难点:控制系统总体方案确定，研究性学习项目的仿真。思政教学简要说明表3课程思政融入简要说明教学内容知识点思政元素思政目的课程简介学习方法精神的追寻——中国共产党人精神谱系：伟大建党精神弘扬伟大建党精神，不怕困难，具有斗争精神，开展课程的学习第1部分计算机控制技术概述计算机控制系统的历史、应用和发展趋势计算机控制系统在航空航天（神舟五号、天宫一号、天和核心舱）、蛟龙号的应用。计算机控制系统的发展趋势：工业4.0及中国制造2025“两弹一星”功勋科学家：“中国航天之父”“中国自动化控制之父”“两弹一星”功勋科学家钱学森的爱国情怀故事红色财经·信物百年：第一台国产电动轮自卸车国产控制设备的发展故事激发学生家国情怀和奉献精神，增强学生的爱国主义情操，增强使命感和责任感，树立正确的人生观和价值观；第2部分计算机控制理论基础计算机控制系统中的信号形式科普之窗：数字技术的世界。加深了解数字技术的重要性，从而理解计算机控制中信号类型及系统类型的意义。离散系统的稳态误差大国工匠：大术无极，讲述了为长征火箭焊接发动机的国家高级技师高凤林等8位不同岗位劳动者。叙述了他们用自己的灵巧双手，匠心筑梦的故事。学习大国工匠用自己的灵巧双手，匠心筑梦的故事，用工匠精神、精细态度分析系统的稳态误差。第3部分过程通道过程通道的可靠性措施红色财经·信物百年：中国自主研发生产的第一块汽车防弹玻璃的故事，生动描绘出中国共产党人的精神图谱，也说明任何系统“安全可靠”的重要性激发学生家国情怀和奉献精神，培养良好的工程师职业道德素养控制系统设计时要提高系统的工作可靠性和抗干扰能力，引申到自动化设备生产的安全性和持续性，以及工程与社会的正确理解第4部分常用控制算法概述精神的追寻——中国共产党人精神谱系：探月精神，探月工程中测控技术了解探月工程中测控技术的关键性，认识学习本课程的重要性。数字PID控制算法“两弹一星”功勋科学家：杨嘉墀，我国著名航天科技专家和自动控制专家、自动检测学的奠基者、“两弹一星”功勋奖章获得者杨嘉墀的故事。卫星姿态控制系统中控制准确性的重要性。激发奋斗精神和爱国情怀；加深理解控制系统的性能指标。五、实践环节及要求1.实验项目以缔造者系统、自控/计控实验箱为硬件实验环境，MATLAB为软件工具环境，开展课程内实验。通过实验，要求学生能掌握过程通道中A/D转换与D/A转换与计算机的接口方法，编制A/D及、D/A转换程序。并能根据性能指标要求选择某种控制算法，设计相应的控制器并使用MATLAB进行仿真验证，以进一步加深该课程基本理论和方法的理解和应用。表4《计算机控制技术》课程实验序号实验名称实验类型课时个数每组人数主要内容主要要求课程目标1模拟量输入输出通道实验综合性42利用ADC0809对电位器电压进行数据采集，并显示采集结果，分析A/D转换误差。2）分析DAC0832工作方式和输出方式，利用DAC0832生成一定周期的矩形波、锯齿波和三角波。分析几种波形产生的原理方法。3）利用ADC0809的电压采集结果，控制DAC0832生成的矩形波、锯齿波和三角波的频率和峰峰值，分析生成频率可调波形的原理和方法。1）掌握A/D、D/A转换的基本原理。2）掌握过程通道中A/D转换与D/A转换与计算机的接口方法。3）能使用ADC0809编写A/D转换程序，完成电压数据的采集及显示。4）能使用DAC0832编写D\A转换程序，能利用DAC0832生成矩形波、锯齿波、和三角波。5）掌握DAC0832生成频率可调的矩形波、锯齿波、和三角波原理和方法。（4）2直流电机闭环调速实验综合性42以直流电机为被控对象，通过实验辨识法建立对象数学模型，并搭建模拟电路模拟电流电机对象。利用数字PID调节器控制参数的工程整定方法，整定PID参数。搭建MATLAB仿真模型进行仿真，分析PID控制器的控制效果。调节PID参数，使系统获得满意的指标。分别用模拟电路对象和实际直流电机对象构成闭环调速实验，调节PID参数，使系统输出满足性能指标要求。分析MATLAB仿真、模拟电路对象模拟、实际对象三种情况下PID控制器参数的联系，及他们各自的特点。能使用实验辨识法建立对象数学模型，并给出对象传递函数形式。掌握数字PID调节器控制参数的工程整定方法，能针对实际被控对象及性能指标要求，选择PID结构，并进行参数整定，给出能满足指标要求的PID结构及参数。掌握PID参数对系统性能的影响，能对系统性能进行分析，给出正确结论。4）能搭建仿真系统进行分析。（4）3数字PID控制仿真实验设计性21对指定的被控对象，根据系统设计指标，选择合适的数字PID控制器形式，利用MATLAB仿真软件进行仿真。1）在MATLAB中搭建仿真系统，分别采用：试凑法、扩充临界比例度法、扩充临界响应曲线法进行PID参数整定。2）给出满足设计指标的PID控制器形式及其参数。3）搭建Simulink仿真模型，用上述的PID控制器形式及参数验证系统性能，是否满足性能指标要求。1)能写出位置式和增量式PID控制表达式。2)能结合实际对象和性能指标要求，完成试凑法、扩充临界比例度法、扩充响应曲线法三种方法进行PID参数整定，给出满足指标要求的参数。3）能搭建MATLAB及Simulink仿真模型进行仿真，并分析仿真结果，给出正确结论。4）掌握PID参数对系统性能的影响，能对系统性能进行分析，给出正确结论。（4）4最少拍控制算法仿真实验设计性211）对给定的被控对象及输入信号，设计最少拍控制器，给出最少拍控制器脉冲传递函数。2）搭建MATLAB和Simulink仿真模型，对最少拍控制器进行仿真。观察输出波形，分析系统性能指标是否满足要求。3）观察输出情况，判断输出是否存在纹波，若存在纹波，则设计最少拍无纹波控制器，给出最少拍控制器脉冲传递函数。4）搭建MATLAB和Simulink仿真模型，对最少拍无纹波控制器进行仿真。观察输出波形，分析系统性能指标是否满足要求。指出纹波消除情况。5）在仿真系统中，修改输入信号形式进行仿真，分析系统性能指标情况。讨论不同输入信号对系统的影响。1）掌握最少拍控制系统的设计方法。能根据被控对象和输入信号形式，给出最少拍控制器和最少拍无纹波控制器的脉冲传递函数。2）能搭建MATLAB和Simulink仿真模型，对最少拍控制器或最少拍无纹波控制器进行仿真。3）能根据系统输出分析系统的性能指标判断是否达到设计要求。4）了解不同输入信号对最少拍控制系统的影响，理解最少拍控制器的局限性。（4）5模糊控制器设计设计性41对给定的被控对象，设计自适应参数的模糊PID控制器，确定模糊控制器结构。确定控制器的输入输出，及模糊规则，在MATLAB模糊控制工具箱设计模糊控制器。搭建模糊控制器Simulink仿真模型并仿真，分析模糊控制器控制效果。1）掌握模糊PID控制器设计方法。2）能确定控制器的输入输出，及模糊规则；能利用MATLAB模糊控制工具箱对典型工程系统辅助设计模糊控制控制器。3）构建Simulink仿真模型获得期望的控制结果，并对结果进行分析获得正确结论。（4）注:《计算机控制技术》实验指导书自编。2.实验报告基本要求实验报告包含以下几个部分:(1)实验名称;(2)实验内容；(3)实验过程；(4)实验结果(程序、图示等);(5)结果分析。六、与其它课程的联系●先修课程:高等数学、线性代数、大学物理、电路原理、信号分析与处理、自动控制原理、控制系统仿真、控制原理课程设计、现代控制理论、单片机原理及应用。●后续课程:自动化专业综合设计与实践、AI嵌入式系统设计与实践、毕业设计。七、学时分配总学时56学时，其中理论授课40学时，实验16学时。如表5所示。表5学时分配表教学内容线上学时线下学时习题课学时实验课学时测试学时课外自习学时课外上机学时1.计算机控制系统概述212.计算机控制理论基础4421423.过程通道4624624.常用控制算法44212645.计算机控制系统设计222132小计1418=SUM(ABOVE)816220=SUM(ABOVE)10合计：课内：14+18+8+16=56课外：4+20+10=34八、课程目标达成途径及学生成绩评定方法1.课程目标达成途径表6课程目标与达成途径课程目标达成途径（1）开展线上线下混合性教学，线上教学以发放学习任务学生自主学习、自主测试为主，线下以引导式、问题式、总结式、案例式教学方法为主，通过重点/难点内容讲解、布置学生文献查阅、进行随堂测试、课后作业、线下测试等模式，使学生了解计算机控制系统的构成原理，以及计算机控制系统各个组成部分的性能特点，能正确分析实际的计算机控制系统的构成和工作原理。在计算机控制系统的建模和分析方面。使用实际案例，将信号采样、采样周期选择、Z变换及反变换，脉冲传递函数、闭环脉冲传递函数、稳定性判断、性能指标计算及系统MATALB仿真等内容全部贯穿在一起。通过手算演示及MATLAB演示，加深学生对于各部分的认识理解。 通过线上测试、课堂表现、作业、线下测试、期末考试等方式进行该课程目标考核。（2）开展线上线下混合性教学，线上教学以发放学习任务学生自主学习、自主测试为主，线下以引导式、问题式、总结式、案例式案例式教学为主，讲授过程通道的工作过程及相关接口软硬件设计，以及计算机控制系统设计实例，结合线上测试、线下随堂测试、分组设计大作业等模式，使学生掌握计算机控制的硬件设计技术和软件设计技术，树立正确的计算机控制系统设计思想，培养系统基本设计能力，开发创造性思维和创新能力。使学生能搭建基本模拟量输出和数字量输入输出接口电路，并编写相应的A/D及D/A转换和数据处理程序，能对设计目标提出设计的方案，并给出方案的初步实现,能清晰阐述或正确表达自己的设计。通过线上测试、课堂表现、作业、课程设计论文、期末考试等形式进行该课程目标考核。（3）开展线上线下混合性教学，线上教学以发放学习任务学生自主学习、自主测试为主，线下以引导式、问题式、总结式、案例式案例式教学为主，通过重点/难点内容讲解、课后作业、单元测试、随堂提问等模式，培养学生能够应用专业知识进行系统控制方式、控制策略设计，实现对控制系统的分析、综合进行算法优选或参数优选，从而引导学生自学拓展，强化对学生理论与实际结合的能力、工程问题分析能力的培养。通过线上测试、课堂表现、作业、线下测试、课程设计论文、期末考试等进行该课程目标考核。（4）开展线上线下混合性教学，线上教学以实验相关设备、操作、软件等视频为主，通过预习及预习测试，课外编制A\D、D\A转换软件程序，针对实际被控对象设计PID控制、最少拍控制、模糊控制器，并在缔造者系统、自控/计控实验箱、MATLAB软件上完成对系统的分析和设计。完成相应实验报告。培养学生能够应用专业知识进行实验，并能对实验结果进行数据分析。通过实验预习测试、实验过程、实验报告进行该课程目标考核。2.学生成绩评定方法该课程为考试课程，考试方式为闭卷。课程以期末考试为主、过程性评价与期末考核相结合的评价方法，总评成绩由两部分构成:过程成绩(线上测试+课堂表现+作业+线下测试+课程设计论文+实验预习+实验操作+实验报告)，占比60%；期末考试成绩占比40%。各部分的具体评价环节、关联课程目标、评价依据及方法和在总成绩中的占比，如表7所示。表7课程考核与成绩评定方法考核项目评价环节课程目标评价依据与方法占比线上测试第一、第二章测试（1）线上测试均为客观题。在智慧树平台评分答案进行自动评定。5%第三、第五章测试（2）线上测试均为客观题。在智慧树平台评分答案进行自动评定。5%第四章测试（3）线上测试均为客观题。在智慧树平台评分答案进行自动评定。5%课堂表现随堂测试（1）第2章设有基于雨课堂的随堂知识点测试环节。随堂测试分总成绩100分（折算后）。以选择题、判断题和填空题为主，由雨课堂试题系统自动评定。2%（2）第3、第5章设有基于雨课堂的随堂知识点测试环节。随堂测试分总成绩100分（折算后）。以选择题、判断题和填空题为主，由雨课堂试题系统自动评定。2%（3）第4章设有基于雨课堂的随堂知识点测试环节。随堂测试分总成绩100分（折算后）。以选择题、判断题和填空题为主，由雨课堂试题系统自动评定。2%作业第一章作业、第二章作业（1）第一章布置文献查阅汇报作业，收集具体系统计算机控制系统并对其进行分析。训练学生文献获取，自主获取新知识，终身学习的能力。第二章作业以分析、计算题为主，主要训练学生对计算机控制系统的系统分析、和软件算法设计能力，总分为100分（折算后），由教师依照评分标准进行评定。3%第三、第五章作业（2）以分析、计算题和编程题为主，通过对过程通道器件的选择，接口电路及软件，系统信号处理及抗干扰措施，控制系统设计步骤及方案等练习。主要训练学生对计算机控制系统的总体设计及硬件选型和设计能力，总分为100分（折算后），由教师依照评分标准进行评定。3%第四章作业（3）以分析、计算题为主，主要训练学生对计算机控制系统的系统分析、和软件算法设计能力，总分为100分（折算后），由教师依照评分标准进行评定。3%线下测试第二章（1）以填空、分析、计算题为主，主要训练学生对计算机控制系统的系统分析能力，总分为100分（折算后），由教师依照参考答案及评分标准进行评定。2%第四章（3）以填空、分析、计算题为主，主要训练学生对计算机控制系统软件算法设计能力，总分为100分（折算后），由教师依照参考答案及评分标准进行评定。2%课程设计论文课程设计作业论文（2）（3）分组进行电压采集系统、函数信号发生器、步进电机控制设计，主要训练学生对计算机控制系统过程通道设计及实现能力。总分为100分（折算后），由教师依照评分标准进行评定。分组选择对最少拍控制设计及Proteus仿真、电机闭环调速及Proteus仿真、PID控制器设计等分组设计，主要训练学生对计算机控制系统综合设计及实现能力。总分为100分（折算后），由教师依照评分标准进行评定。课程目标（2）6%，课程目标（3）4%。10%实验预习线上测试（4）线上测试均为客观题，考核范围包括实验1——实验5的内容。在智慧树平台评分答案进行自动评定。实验1（1%），实验2（1%），实验3（0.5%），实验4（0.5%），实验5（1%）4%实验过程实验1~实验5实验操作验收（4）实验课课堂设有小组操作结果检查验收环节。根据小组表现给出。实验1（1%），实验2（1%），实验3（0.5%），实验4（0.5%），实验5（1%）。4%实验报告实验1~实验5实验报告（4）每份报告按百分制评分，缺交者计零。实验1、2、5各2%，实验3、4各1%8%期末考试闭卷考试（1）（2）（3）考试成绩百分制,其中试卷分：课程目标（1）40分（16%）；课程目标（2）35分（14%）；课程目标（3）25分（10%）。40%总评成绩100%评分标准：（1）线上测试：基于智慧树教学平台的考试评分标准=1\*GB3①线上选择题由智慧树教学平台的题目管理系统自动评定分数；=2\*GB3②线上测试限时完成，未完成将自动递交，不进行二次开放或补交情况。（2）课堂表现：理论课随堂测试填空、判断和选择题由雨课堂教学平台的题目管理系统自动评定分数，主观题等由教师在平台上直接进行答题情况的电子文件批改。（3）平时作业：基于智慧树教学平台的测试性作业评分标准=1\*GB3①填空、判断和选择题由智慧树教学平台的题目管理系统自动评定分数，主观题（分析计算题、设计题）等由教师在平台上直接进行答题情况的电子文件批改；=2\*GB3②测试性作业必须按时完成递交，不存在教学平台不进行二次开放或补交情况，故不能按时完成测试性作业者，当此作业计分为零。=3\*GB3③主观题的评分标准：观测点优（100-90）良（89-80）中（79-70）及格（69-60）不及格（59以下）方法及正确性方法正确，答题过程完整，结果或结论（观点）完备正确，能很好符合要求或解决问题方法正确，答题过程较完整，结果或结论（观点）较为完备正确，能较好符合要求或解决问题方法正确，答题过程较完整，计算结果在偏差允许范围之内或结论（观点）较正确，能较好符合要求或解决问题方法基本正确，非关键答题过程有缺失，计算结果数据在偏差允许范围之内或结论（观点）基本正确，能基本符合要求或解决问题方法不正确，关键答题过程有缺失，计算结果数据有错误或结论（观点）不正确，不能符合要求或解决问题（4）课程设计论文评分标准观测点优（100-90）良（89-80）中（79-70）及格（69-60）不及格（59以下）基本概念掌握程度90%以上的概念正确清晰80%以上的概念正确清晰70%以上的概念正确清晰60%以上的概念正确清晰50%以上的概念正确不正确计算方法及正确性计算方法正确，计算数据准确，能很好地解决问题计算方法正确，计算数据较为准确，能较好解决问题计算方法正确，计算数据在偏差允许范围之内，能解决问题计算方法基本正确，计算数据在偏差允许范围之内，基本能解决问题计算方法不正确，计算数据有偏差，不能解决问题能否具有实际应用价值能有针对性、创造性地解决实际工程问题能有针对性、有比较性解决实际工程问题能有针对性、逻辑性解决实际工程问题能够提出解决方案，效果一般工程应用性不强报告规范性符合报告书写规范，且文理通顺，图表、公式清晰，层次分明符合报告书写规范，文理较为通顺，图表、公式等存在个别问题较为符合报告书写规范、版面基本符合要求，不存在明显的排版问题基本符合报告书写规范，存在比较明显的排版问题完全不符合报告书写规范汇报过程①构思巧妙，熟练表达研读内容；②演讲效果很好，能引发全部学员的兴趣；③对正确回答其他学员的问题概念清晰①系统表达研读内容；②演讲效果不错，能引发多数学员的兴趣；③对其他学员的问题能进行回答，概念比较清晰①能够表达研读内容，但语言组织有点混乱；②演讲效果一般，能引