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《计算机控制技术》课程教学大纲课程英文名课程代Computer ControlTechnologyA0808Z02码实验/实践学时学分2总学时理论学时3232《自动控制原理》、《微机原课程类别专业教育课课程性质限选先修课程理》适用专业理工科专业(非计算机专业)开课学院机电工程学院一课程的地位与任务《计算机控制技术》既是将电气信息类专业控制理论应用于实践的一门学科综合性较强的控制技术类课程,同时也是一门离散控制的基础理论性课程教学目的是培养学生利用所学控制理论、电路设计、程序设计和工程知识分析和设计不同层级的计算机控制系统通过课程学习,使学生理解离散控制系统的基本概念,掌握离散控制系统的基本分析方法,熟练掌握离散系统的常规控制算法设计(离散PID、最少拍、大林算法、Smith补偿、内模控制),了解离散控制系统的基本组成、掌握计算机控制系统的常见数据处理技术、了解计算机控制系统的设计过程和工程实现的步骤为后期的相应的课程设计、毕业设计以及工作过程中进行控制系统的设计打下基础学生通过本课程的学习,可以针对单输入/单输出的离散系统系统,分析其稳定性,计算其输出信号的各项指标,根据不同的对象设计常规的离散控制器,具备初步的小型的离散控制系统的初步设计能力和一定的工程实现能力二课程目标以及与毕业要求的支撑矩阵
1.理解离散控制系统的基本概念,了解离散控制系统分析与设计的理论知识体系,熟悉计算机控制系统的应用要领,了解小型计算机控制系统设计方法、步骤,使学生够运用控制技术进行系统设计;
2.掌握离散控制系统稳定性和其它性能分析的基本方法,掌握常见的数据处理算法;
3.掌握离散系统的常规控制算法设计,了解相应算法的Matlab仿真方法;表1课程目标与相关毕业要求的对应关系毕业要求(支撑程度H、M.L)课程目标毕业要求3-3毕业要求4-3毕业要求5-3课程目标1M课程目标2H课程目标3M注
1.支撑强度分别填写H、M或L(其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低);
2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述
三、课程主要内容与基本要求第一部分计算机控制系统概述了解计算机控制技术发展过程;理解计算机控制系统的基本概念和发展方第二部分离散系统基本分析方法掌握采样定理和Z变换;掌握离散系统的稳定性和其它性能分析;第三部分离散控制系统的常规算法设计掌握平面插补算法;掌握离散PID控制;掌握最少怕控制;熟悉纯滞后对象的控制算法smith,大林算法第四部分掌握常见的数据处理算法理解常见的数字滤波算法;理解数据的线性化处理方法;第五部分了解小型计算机控制系统设计方法、步骤了解计算机控制系统的输入/输出通道设计;理解计算机控制系统的设计原则;理解计算机控制系统的设计步骤;了解计算机控制系统的抗干扰设计四课程教学学时安排表课程学时安排表2知识点章节教学内容课时数对应的课程目标计算机控制技术发展过程1课程目标1
①绪论2学时计算机控制系统的基本概念、计算机控制系课程目标11统的分类和发展方向采样、量化及信号保持1课程目标2
②离散控制分析Z变换定义、定理及Z变换求法1课程目标2基础离散脉冲传递函数定义及离散系统闭环传递课程目标226学时函数、Z反变换、差分方程求法离散系统的稳定性分析和动态性能分析2课程目标2
③离散系统的直线插补和圆弧插补算法2课程目标3常规控制算法离散PID算法、参数整定、PID算法改进课程目标3618学时最少拍控制及改进4课程目标3Smith补偿控制4课程目标3大林算法2课程目标3程序判断滤波、平均值滤波、低通滤波、高课程目标3
④掌握常见的数通滤波、带通滤波等常见数字滤波算法1据处理算法2学时线性化数据处理方法1课程目标2
⑤了解小型计算计算机控制系统的输入/输出通道设计2课程目标1机控制系统设计计算机控制系统的设计原则、计算机控制系1课程目标1方法、步骤4学统的设计步骤时计算机控制系统的抗干扰设计1课程目标1共计32理论学时四实践环节及基本要求无六达成目标的途径和措施《计算机控制技术》课程教学以课堂教学为主,结合自主学习和实验教学针对单输入/单输出控制系统,学习相应的线性离散控制系统的稳定性和动态性能分析,学习离散控制器的设计方法,学习离散系统PID的参数整定方法初步学习计算机控制系统的设计和工程实现培养学生运用工程基础知识、自动控制理论和离散控制的专业知识,分析和解决控制科学与工程领域复杂工程问题的能力1课堂教学主要讲述计算机控制系统的基本概念,基本原理、基本分析、计算和设计方法在具体的离散控制算法学习过程中,通过观察Matlab仿真效果,使学生能够更加容易理解抽象的理论知识,理解算法中不同的参数在控制过程中的不同作用,熟悉离散控制系统分析与设计的理论知识体系,形成良好的思维方式和学习方法在计算机控制系统设计过程中,将单输入/单输出的温度控制为工程实例融入教学中,使学生能更好的掌握计算机控制系统设计的过程步骤和具体的方法在课堂教学中,充分引入互动环节,提高教学效果2针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点,列出部分内容作为学生自主学习环节,训练、形成良好的专业知识学习方法,培养学生自主学习意识和能力
七、考核方法及成绩评定表考核方法及成绩评定表3考核形式考核内容占比评定标准考核课堂教学各知识点的复习程度、听课效中国计量大学学生课程平时作业成绩20%果和掌握熟练度平时成绩考核细则期末考试成绩考核各知识点的基本概念、控制系统建试卷参考答案和评分60%模基本原理、特性分析和性能指标计算、标准控制器设计方法题型为分析、判断和计算针对具体计算机控制对象或者控制问题,设计控制方案并提交设计报告,并利用仿真软件(如matlab)对控制效果进行仿真,报告成绩报告评分细则20%对仿真结果进行详细说明;考核发现问题、描述问题、分析和解决问题,撰写书面报告的能力表课程目标考核环节和达成标准4教学课程目标考核坏书合格标准平时成绩(考勤、作业)A期末考试成绩C1讲授讨课程目标
10.6论目标达成度=-x-^-+-xA8Cl8A0o平时成绩(考勤、作业)A期末考试成绩C2讲授、讨课程目标
20.6论目标达成度:级08c28Ao平时成绩(考勤、作业)A报告成绩B讲授、讨课程目标3期末考试成绩C
30.6论目标达成度=
0.6X-^-+
0.2XA.2X—+0€3°A°B0注试卷中,课程目标1总分C1,课程目标2总分C2,课程目标3总分C3;试卷中,学生实际获得的课程目标1分数C1,课程目标2分数C2,课程目标3分数C3;八推荐教材与主要参考书
(1)推荐教材
①《计算机控制系统》,李华、范多旺等编著,机械工业出版社,普通高等教育“十一五”电气信息类规划教材,2009年8月第1版,第2次印刷
(2)推荐参考书
①王建华主编,《计算机控制技术》(第一版)高等教育出版社,教育科学“十五”国家规划课题研究成果,
②周志峰等编,《计算机控制技术》,清华大学出版社,
2014.3,第一版
③《计算机控制技术》,黄镇海、迟宝全等编著,中国质检出版社,
2012.8第一版3实验教材
①周少武,勇成编,《计算机控制技术实验指导书》,湖南科技大学。