智能控制技术（微课版）课程标准及题库答案

《智能控制技术》课程标准课程类别：专业核心课课程属性：必修课学分/学时：4学分/64学时适用专业：工业互联网应用一、课程概述（一）课程性质与定位《智能控制技术》是高职工业互联网应用专业的一门专业核心课，课程立足高职教育职业导向与实践育人理念，采用项目化教学模式，涵盖自动控制系统理论与PLC应用、智能控制系统组成与工业视觉应用、伺服/步进系统及网关技术应用、智能控制系统集成装调与数据采集、智能制造系统及MES平台应用等核心内容，是衔接电工电子技术、工业网络技术等先修课程与工业互联网智能控制设备装调、系统运维、方案设计等后续岗位实践的关键课程，旨在帮助学生构建智能控制技术知识体系，培养其智能控制系统安装调试、运行维护及工程应用的核心职业能力，为学生从事工业互联网领域智能控制相关岗位工作奠定坚实的技术基础。（二）课程设计思路本课程设计以高职工业互联网应用专业人才培养目标为核心，紧扣智能控制领域岗位能力需求，遵循“岗课赛证”融合与“做中学、学中做”的职业教育理念，构建项目化递进式课程体系。以工业互联网场景下智能控制系统的搭建、运维及优化为主线，将课程核心内容拆解为“基础认知—核心技术—工程应用—综合实战—系统提升”五个递进式项目，每个项目均依托真实工业场景（如智能制造车间控制、工业设备数据采集等）设计具体任务，实现知识学习与岗位实践的深度融合。在内容设计上，衔接电工电子技术、工业网络技术等先修课程知识点，同时深度融入“岗课赛证”融合理念：对接“工业互联网工程技术人员”“工业互联网运维员”等职业技能等级证书考点，将PLC编程与操作、工业视觉检测、网关配置、伺服系统调试等证书核心考核内容拆解至各项目任务中（如项目1的PLC使用模块对接证书PLC实操考点，项目3的伺服/网关应用模块匹配工业互联网设备调试考点）；衔接“工业互联网集成应用赛项”“工业互联网创新应用赛项”等赛事赛项，在综合实战项目中设置赛事类任务（如智能控制系统集成调试、数据采集与分析等），以赛促学强化技能。在教学实施上，采用项目驱动、任务引领的教学模式，结合实操实训、企业案例分析等多元教学方法，配套题库，强化学生动手能力与工程问题解决能力；在素养培养上，贯穿安全生产规范、团队协作、创新思维等职业素养要求，最终实现“知识传授、技能培养、素养提升、证书适配、赛事赋能”五位一体的课程目标，助力学生快速适配工业互联网智能控制相关岗位。该课程的总学时为64学时，4学分，具体各部分学时的建议分配见课程教学内容。二、课程教学目标（一）总体目标本课程旨在使高职工业互联网应用专业学生牢固掌握智能控制领域的核心知识与关键技能，深度融合“岗课赛证”要求，具备智能控制系统安装调试、运行维护、方案设计及工程应用的综合能力，同时养成严谨的职业素养与创新思维，能够快速适配工业互联网智能控制相关岗位需求，为考取对应职业技能等级证书、参与专业赛事及未来职业发展奠定坚实基础。（二）具体目标知识目标掌握自动控制系统的基本组成、工作原理及性能分析方法，了解控制理论的发展历程；理解PLC的基本结构、工作原理、编程规则及常用指令，熟悉PLC在工业控制中的应用场景；掌握智能控制系统的核心组成、分类及工作机制，明晰智能制造设备控制系统的架构；了解工业视觉的基本原理、核心组件及应用流程，掌握过程控制的基本概念与关键技术；熟悉伺服系统与步进系统的工作原理、性能参数及选型方法，理解网关在智能控制系统中的作用；掌握工业4.0核心理念、智能制造系统架构及MES平台各模块的功能与应用逻辑。能力目标能独立完成PLC的硬件接线、程序编写、调试及故障排查，适配基础工业控制场景需求；能搭建简单智能控制系统，完成控制基本单元的选型、连接及参数配置；能操作工业视觉设备完成基础检测任务，实现智能控制系统的视觉应用落地；能完成伺服系统与步进系统的安装、调试，以及网关的配置与数据传输设置；能依据需求进行小型智能控制系统的方案设计、安装调试及设备数据采集与分析；能运用MES平台相关功能处理生产数据，参与智能制造系统的基础运维工作。素质目标严格遵守工业生产安全规范，树立安全生产意识，养成规范操作的职业习惯；具备较强的团队协作能力，能在项目小组中高效沟通、分工协作完成任务；拥有严谨的逻辑思维与问题解决能力，面对系统故障能冷静分析、精准排查；具备创新思维与学习能力，能主动关注行业新技术、新趋势并尝试应用于实践；培养高度的职业责任感与敬业精神，确保工作成果的准确性与可靠性；具备良好的文档撰写能力，能规范记录项目设计、调试及运维过程中的关键信息。三、课程教学内容（一）教学项目设计与学时分配本课程以自动控制系统、智能控制系统、智能控制系统与工程、智能控制系统集成与装调、智能制造系统等为主要教学内容，根据岗位工作任务要求，确定学习任务内容；本课程采取项目驱动教学模式，以学生为主体，以任务为导向组织教学考核。表1教学项目设计与学时分配表序号教学项目学习任务参考学时学时小计1自动控制系统控制理论的发展历程214自动控制系统概述2自动控制系统分析2自动控制系统的原理与应用2PLC概述2PLC的使用42智能控制系统智能控制系统概述214智能制造设备控制系统2控制基本单元2工业视觉2过程控制2智能控制系统视觉应用43智能控制系统与工程控制系统210控制系统的应用2伺服系统与步进系统2网关在智能控制系统中的应用44智能控制系统集成与装调工业4.0概述210智能控制系统设计2智能控制系统的安装与调试2设备数据采集与控制45智能制造系统先进制造模式212智能制造系统概述2制造自动化系统2制造信息系统2MES平台各模块的功能与应用46复习与考核44总计64表2学习任务详细设计表教学项目项目一自动控制系统14学时学习任务控制理论的发展历程2学时知识与技能要求了解控制理论的发展历程学习任务自动控制系统概述2学时知识与技能要求了解自动控制系统的基本知识掌握自动控制系统的组成、分类与品质要求学习任务自动控制系统分析2学时知识与技能要求掌握自动控制系统的时域分析和频域分析了解自动控制系统的工程分析方法学习任务自动控制系统的原理与应用2学时知识与技能要求理解自动控制系统的工作原理掌握自动控制系统的性能分析掌握自动控制系统的系统调试学习任务PLC概述2学时知识与技能要求了解PLC的基本结构与硬件组成理解PLC的工作原理和常用编程语言学习任务PLC的使用4学时知识与技能要求能根据PLC的工作原理，完成输入信号的监测能根据PLC的控制功能，完成三色灯或气缸动作的控制能根据项目需求，完成触摸屏与PLC的连接建立教学项目项目二智能控制系统14学时学习任务智能控制系统概述2学时知识与技能要求熟悉智能控制系统的基本知识熟悉智能控制系统的组成学习任务智能制造设备控制系统2学时知识与技能要求了解智能制造设备控制系统熟悉智能制造设备控制系统的控制方式学习任务控制基本单元2学时知识与技能要求理解控制基本单元的组成理解控制基本单元的应用学习任务工业视觉2学时知识与技能要求了解工业视觉的原理了解工业视觉的应用学习任务过程控制2学时知识与技能要求了解过程设备测试技术掌握过程控制的装置了解典型控制过程控制系统应用学习任务智能控制系统视觉应用4学时知识与技能要求能根据智能控制系统的特性，完成相机与PLC的通信能根据智能控制系统的特性，完成相机与工业互联网工程应用平台的通信教学项目项目三智能控制系统与工程10学时学习任务控制系统2学时知识与技能要求掌握控制系统的基本知识理解控制系统的性能指标掌握控制的基本规律学习任务控制系统的应用2学时知识与技能要求了解典型控制系统的集成应用了解视觉控制系统应用学习任务伺服系统与步进系统2学时知识与技能要求了解伺服系统的特点与组成理解伺服系统的性能要求掌握伺服系统的调试方法理解伺服系统与步进系统的区别学习任务网关在智能控制系统中的应用4学时知识与技能要求能根据网关的特点，完成网关与设备连接的建立能根据网关与MES系统的功能，完成网关与MES系统连接的建立教学项目项目四智能控制系统集成与装调10学时学习任务工业4.0概述2学时知识与技能要求理解什么是工业4.0理解工业4.0的特点了解工业4.0的解决方案学习任务智能控制系统设计2学时知识与技能要求了解工业网络的具体构成了解数据采集系统的工作流程掌握工业机器人的工作原理掌握PLC控制系统的工作原理了解视觉系统学习任务智能控制系统的安装与调试2学时知识与技能要求掌握智能控制系统中工作站的组装熟悉智能控制系统中步进驱动的设置掌握智能控制系统中调速电机与机械参数的设置学习任务设备数据采集与控制4学时知识与技能要求能根据采集设备与后台工业互联网集成应用平台的功能，完成设备状态上传能根据采集设备与后台工业互联网集成应用平台的功能，完成物料填充数量下发教学项目项目五智能制造系统12学时学习任务先进制造模式2学时知识与技能要求了解先进制造模式的基本知识理解先进制造模式的应用领域了解先进制造模式的优势和挑战学习任务智能制造系统概述2学时知识与技能要求了解智能制造系统的基本概念掌握智能制造系统的构成学习任务制造自动化系统2学时知识与技能要求了解制造自动化系统的基本知识与应用理解制造自动化系统设计与集成理解制造自动化系统过程建模与优化了解制造自动化系统维护与管理学习任务制造信息系统2学时知识与技能要求了解制造信息系统的基本知识与应用理解制造信息系统的设计与实施了解制造信息系统的管理与优化了解制造信息系统的挑战与发展学习任务MES平台各模块的功能与应用4学时知识与技能要求能根据平台的功能，新增物料与生产工单能根据平台的功能，完成生产管理与入库四、教学实施建议（一）教学方法与教学组织形式建议1.教学方法本课程对接工业互联网相关的科研机构和企事业单位，面向安装部署、项目实施、系统调测、功能开发、技术服务等部门与岗位，本课程建议采用的特色教学方法有以下几种：（1）“设计项目任务驱动”教学法通过在真实的任务中探索学习，不断地提高学生成就感，更大地激发他们的求知欲望，逐步形成一个感知心智活动的良性循环，从而培养出独立探索、勇于开拓进取的创新能力（2）项目教学法在教学中把知识与技能进行有机的结合，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力，为学生零距离就业奠定基础。（3）讨论式与启发式教学相结合对于实践性强的内容，安排专题学生自学，然后由一个学生在课堂上讲述，大家再一起讨论、分析和评价，这样使每个学生都有兴趣积极参与，活跃课堂气氛，培养自学的能力。（4）模拟和实际相结合的环境教学法针对工业互联网实际岗位的工作环境，综合运用了模拟环境和实际环境的教学方法。2.教学组织形式在以“学生为主体，以能力为本位”的指导思想下，本课程模拟企业真实的项目应用开发的流程，采用“自主学习”和“任务驱动”的方式，促使学生在完成任务的过程中发现问题、分析问题、实践技能、应用技能、解决问题。再配以分组教学，让学生取长补短、集体协作，在独立思考、独立操作的基础上，通过小组讨论、协商、互相帮助，力争让每位学生都能圆满完成任务，掌握技能，也让学生从中体会到团队的力量、协作的乐趣，培养他们的职业道德与素质。（二）教材选用或编写建议本课程建议使用《智能控制技术》一书展开教学。本课程教材编写要以实际教学内容为依据，由专业教师和企业权威专家共同编写。教材设计思路应充分体现任务引领、实践导向，引入典型项目和产品案例，各知识点应配备相应的二维码扩展资源，二维码资源的展现形式有文字、视频、动画等，教材形式可选用活页式教材，开发和合理运用各类信息化、智能化教学资源，满足多样化需求，创新服务供给模式，服务学生终身学习。（三）考核评价建议本课程评价采用“过程性评价和终结性评价相结合”的方式，各项评价所占权重如表3所示：表3课程评价所占权重分配表过程性评价（50%）终结性评价（50%）项目一项目二项目三项目四项目五综合实操考试平时考勤纪律10%10%10%10%10%40%10%各个综合任务的评价指标与评分标准如表4所示：表4项目评价表姓名考勤任务完成情况综合素质小组评价加分合计规范意识合作沟通意识踏实（四）教学环境建议（主要指教室环境、校内外实验实训设备配置建议，包括实践场地、实训设备配置要求等）为了顺利开展本课程的教学工作，需要提供相应的硬件设备和软件工具，给学生一个真实的实践环境。1.硬件设备投影仪一套：实现展示课件、展示实例、演示操作等功能工业互联网集成应用教学平台：8台以上教师/学生用机：16台以上实训室面积：120平米以上2.软件工具操作系统：Windows10操作系统实训软件：工业互联网集成应用配套软件、谷歌浏览器、Office等软件电子教室软件：实现屏幕广播、访问控制等功能局域网：实现教学广播等功能五、其他说明暂无。题型序号答案与评分标准第一套一、选择题1D2D3B4A5C6B7C8B9A10C11A12D13D14B15A16C17B18D19D20A二、填空题1自动控制理论阶段现代可控制理论阶段智能控制理论阶段2开关采样3暂态瞬态4频率响应曲线5运行性能6中央处理器（或CPU）7被控对象8控制监测9执行器10输入输出控制器被控对象11感知12功率驱动13智能制造14通用工业协议（或CIP）15输入输出（顺序固定）16技术产业结构（顺序固定）17自动化采集与分析预测与维护控制与追溯（顺序固定）18系统架构控制系统19维护20可靠性安全性可维护性三、问答题1对于自动控制系统的品质把控，需要从稳定性、快速性和准确性三个方面进行分析考量。（1分）稳定性是对控制系统最基本的要求，也是保证控制系统正常工作的先决条件。（1分）快速性是对过渡过程的形势和快慢的要求，通常称为动态性能或暂态性能。（1分）准确性又称为稳态精度或稳态性能，通常使用其稳态误差表示。（1分）2控制是指利用控制装置来操纵被控对象，使被控量按指定的规律变化（1分）。在控制过程中有被控对象、被控量、控制装置（1分）。在控制技术中，把工作的机器设备称为被控对象。把表征这些机器设备工作状态的物理参量称为被控量。控制装置是指产生控制信号的物理装置（1分）。那么，由相互关联的部件按一定的次序构成的结构，能够提供预期的输出被称为系统（1分）。3模糊控制是一种基于模糊集合理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理的智能控制方法（1分）。它通过模仿人的模糊推理和决策过程，将操作人员或专家的经验转化为模糊规则（1分）。然后，将来自传感器的实时信号进行模糊化处理，并将模糊化后的信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理过程（1分）。最终，将推理后得到的输出量加到执行器上，以实现对系统的控制（1分）。4CPU、存储器、输入/输出接口、扩展接口、电源、通信接口（全写上得4分，少一个扣1分，直到全部扣完）。5系统层级指与企业生产活动相关的组织结构的层级划分（1分）

系统层级包括设备层、单元层、车间层、企业层和协同层。（全写上得3分，少一个扣1分，直到全部扣完）四、综合题任务1考前初始设置：调节上瓶机构的气缸调速阀，调到没有气的状态，即操作气缸动不了。

评分标准：正确调节上瓶机构的气缸调速阀（1分），上瓶机构能正常夹取瓶子放到流水线上（2分）并回到取瓶位（2分）。任务2考前初始设置：将调速电机调整为反转，即设置调速电机F-05值为1。（F-05的值仅供参考，以实际情况为准）

评分标准：设置调速电机F-05参数（2分），设置完成后重新上电（1分），传送带正转（2分）。任务3考前初始设置：设备参数重置为与题目要求不一致的即可。

评分标准：

（1）设备参数设置为与题目要求一致，每个设备参数设置正确（各2分，共10分），并使用考试机成功ping通其余设备IP（各2分，共8分）

①西门子PLC（考试板）的IP改为“192.168.考号.10”；（2分，右图1，右图2）

②三菱PLC（考试板）的IP改为“192.168.考号.11”；（2分，右图3）

③工业1251网关（考试板）的IP改为“192.168.考号.12”；（2分，右图4）

④触摸屏（考试板）的IP改为“192.168.考号.15”；（2分，右图5、右图6）

⑤考试机（PC）的IP改为“192.168.考号.16”。（2分，右图7）

（2）使用485参数配置工具正确配置温湿度传感器1、温湿度传感器2、温振传感器的参数（各2分，共6分）；并读取传感器采集到相应数据（温度、湿度、振动）（各2分，共6分）

①温湿度传感器1的串口参数：数据位：8，校验位：无校验，停止位：1，波特率：9600，设备地址：1（2分，参考右图8、右图9，设备地址应为“1”）；读取温湿度传感器1的温度值和湿度值（温度值与湿度值各1分，共2分，参考右图10，设备地址应为“1”）

②温湿度传感器2的串口参数：数据位：8，校验位：无校验，停止位：1，波特率：9600，设备地址：2；（2分，参考右图8、右图9，设备地址应为“2”）；读取温湿度传感器1的温度值和湿度值（温度值与湿度值各1分，共2分，参考右图10，设备地址应为“2”）

③温振传感器的串口参数：数据位：8，校验位：无校验，停止位：1，波特率：9600，设备地址：4；（2分，参考右图11、右图12）；读取温振传感器的振动值和温度值（2分，参考右图13）第二套一、选择题1A2C3D4C5B6A7D8D9B10A11B12C13B14D15C16D17B18A19C20A二、填空题1智能控制理论2∞3谐振峰值（或Mr）4传感器5可编程逻辑控制器6触点线圈（顺序固定）7工业自动化8控制器9控制信号10伺服系统11功率放大器12固定独立（顺序固定）1344818222214通信接口15两16智能化17故障预测预防性维护18提高降低提高减少（顺序固定）19快速响应20需求分析开发与编码测试与调试（顺序固定）三、问答题1动态过程又被称为动态响应，即系统在典型输入信号的作用下，其输出量从初始状态到最终状态的响应过程。（1分）在动态过程中，系统或信号的特性随着时间的推移而改变，通常与系统或信号的初始条件、输入变化等因素有关。（1分）

稳态过程又被称为稳态响应，即时间趋于无穷时，系统的输出状态。（1分）稳态过程通过稳态性能描述，通常与系统或信号的稳定性、平衡状态等因素有关。（1分）2在传统控制系统中，人都是直接利用控制装置来操纵被控对象（1分）。智能控制系统是一种利用计算机和人工智能技术来实现自动化控制的系统（1分）。智能控制系统能够根据外部环境的变化和内部的反馈信息，自动调整控制参数，以达到预定的控制目标（1分）。（结合火炉控制系统简述两者区别，1分）3控制系统通过对系统输入进行调节，从而使系统输出达到预期目的（1分）。它由输入、输出、控制器和被控对象组成。输入是控制系统的指令或参考信号，输出是控制系统的实际输出结果（2分）。控制器根据输入和反馈信号进行计算，并输出控制信号给被控对象，被控对象根据控制信号进行相应的调节（1分）。4PLC控制系统是一种工业控制装置，它是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术而形成的一代新型工业控制装置（2分）。它具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点（2分）。5智能特征指制造活动具有的自感知、自决策、自执行、自学习、自适应之类功能的表征（1分）

智能特征包括资源要素、互联互通、融合共享、系统集成和新兴业态等五层智能化要求。（全写上得3分，少一个扣1分，直到全部扣完）四、综合题任务1考前初始设置：调节上瓶机构的气缸调速阀，调到没有气的状态，即操作气缸动不了。

评分标准：正确调节上瓶机构的气缸调速阀（1分），上瓶机构能正常夹取瓶子放到流水线上（2分）并回到取瓶位（2分）。任务2考前初始设置：将调速电机调整为800，改成通过旋钮调节（F-06设置为2）。

评分标准：将调速方式改成仅通过面板控制（2分），同时调整速度为700（2分），并且无法通过旋钮调节速度（1分）。任务3考前初始设置：设备参数重置为与题目要求不一致的即可。

评分标准：（1）每个温湿度传感器参数设置正确（各2分，共4分）

（2）读取温湿度传感器1和2的温度和湿度传感器的参数与数据（传感器1有数据3分，传感器2有数据3分；右图1&2），并通过工业网关在线监控（平台有数据2分；右图3），要求与实际值一致（5分；右图3）

（3）在设置列表设置相应的参数（右图4），7个参数对应的值应该设置正确,（1个参数1分，共7分；右图5），将温湿度传感器1和2的温度与湿度数据上传到云平台（6分，右图6）第三套一、选择题1C2C3B4A5D6A7B8C9D10A11B12D13A14A15A16B17D18C19D20C二、填空题1自动控制理论2自动控制系统3渐近线近似4传感器控制器执行器反馈回路5控制器控制6数字7执行器传感器感知信号处理规划与控制认知通信交互接口8工业视觉9监控和调整计算控制指令发送指令10开11图像12反馈装置13互联数据集成创新转型14物理参数15光源16会话表示应用17性能复杂不确定性（顺序固定）18参数流程管理（顺序固定）19自动自动化（顺序固定）20电路板三、问答题1PLC本身的工作过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。（0.5分）

在输入采样阶段，PLC以扫描方式顺序读入所有输入端子的通/断（ON/OFF）状态信息，并将此状态信息存入输入镜像寄存器。（1分）

在程序执行阶段，PLC按顺序对每条指令进行扫描。（0.5分）首先，从输入镜像寄存器中读入所有输入端子的状态信息；（0.5分）接着，进行逻辑运算，由输出指令将运算结果存入元件镜像寄存器。（0.5分）

在输出刷新阶段，元件镜像寄存器中所有输出继电器的通/断（ON/OFF）状态转存到输出锁存电路。最终从