計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

1、中國海洋大學(xué)本科生課程大綱 課程名稱 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) Computer Control Technology 課程代碼 082303101233 課程屬性 專業(yè)知識(shí) 課時(shí)/學(xué)分 54/3 課程性質(zhì) 必修 實(shí)踐學(xué)時(shí) 12 責(zé)任教師 楊睿 課外學(xué)時(shí) 54 課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識(shí)教育/學(xué)科基礎(chǔ)/專業(yè)知識(shí)/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修 一、課程介紹 1.課程描述（中英文）： 汁算機(jī)控制技術(shù)是面向自動(dòng)化專業(yè)本科生的核心課程，主要講授以訃算機(jī)作為控 制器的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該課程綜合性強(qiáng)，應(yīng)用背景十分廣闊，是一門集控制 理論、訃算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多學(xué)科內(nèi)容于一體的基礎(chǔ)類課 程

2、。本課程向?qū)W生介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成、典型應(yīng)用方式，常用輸入輸出接 口，信號采集原理，數(shù)字控制器設(shè)計(jì)理論和綜合應(yīng)用等內(nèi)容。課程將培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn) 用控制理論、信號處理方法和汁算機(jī)軟硬件技術(shù)等多學(xué)科知識(shí)，解決實(shí)際控制問題的 能力。學(xué)生將在本課程中建立計(jì)算機(jī)控制方法的一般概念，了解汁算機(jī)控制技術(shù)的現(xiàn) 狀和發(fā)展趨勢，掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理，熟練使用計(jì)算機(jī)控制課程的設(shè)訃與 分析工具為復(fù)朵被控對象設(shè)汁合適的反饋控制系統(tǒng)。 Computer Control Technology is one of the fundamental courses for undergraduates in aut

3、omation majors, it will introduce design and analysis methods for computer control system. This course is comprehensive and has a broad application filed, it usually includes multiple domain knowledge such as control theory, computer science, electrical and electronic technology, or signal processin

4、g algorithms. Topics will include fundamental computer control system theory, typical control applications, input and output interfaces, sampling theory, discrete control design theory, etc. It will provide students with a comprehensive capability to solve actual control design and analysis problems

5、 using appropriate knowledge including control theory, signal processing, and computer science techniques. The students should be able to tackle complex computer control issues with sufficient confidence 2. 設(shè)訃思路： 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程按內(nèi)容可劃分為：(1)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述(2)計(jì)算機(jī)控制 系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)(3)汁算機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)(4)數(shù)字控制器設(shè)計(jì)(5)數(shù)字程序控制 技術(shù)(6)計(jì)算機(jī)控

6、制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)(7)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 教學(xué)過程中，根據(jù)各章節(jié)內(nèi)容特點(diǎn)將選取不同的教授方法。課堂上采用多媒體講授、 視頻案例分析、復(fù)雜問題分解推導(dǎo)和現(xiàn)場編程驗(yàn)證等多種教學(xué)形式。課程以嚴(yán)謹(jǐn)、簡 明、深刻作為持續(xù)改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)突出理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程特色。 3. 課程與其他課程的關(guān)系： 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的先修課為自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)、微機(jī)原理與 接口技術(shù)、單片機(jī)原理及應(yīng)用和自動(dòng)化儀表與過程控制。該課程將為后續(xù)畢 業(yè)設(shè)計(jì)提供了重要的理論和技術(shù)知識(shí)。 二、課程目標(biāo) (1) 理解并掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般概念；了解汁算機(jī)控制系統(tǒng)的組成、分類和 發(fā)展概況。 (2) 掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的碩

7、件基礎(chǔ)，包括訃算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 總線、數(shù)字量輸入輸出接口、模擬量輸入輸出接口、基于串行總線的訃算機(jī)控制系統(tǒng) 和硬件抗干擾技術(shù)等。了解干擾的傳播途徑及通道抑制方法。 (3) 掌握信號的采樣與復(fù)現(xiàn)原理；掌握z變換與z反變換方法；掌握離散控制系統(tǒng) 的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；掌握離散系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法；掌握離散系統(tǒng)性能分析方法。 (4) 掌握數(shù)字控制器的連續(xù)化與離散化設(shè)汁技術(shù)；掌握數(shù)字PID控制算法；掌握最 少拍控制器設(shè)訃方法；掌握滯后系統(tǒng)控制技術(shù)，了解數(shù)字控制器的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法。 (5) 了解數(shù)字程序設(shè)訃技術(shù)；了解數(shù)字程序控制原理；理解逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ)與逐 點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)方法。 (6) 了解計(jì)算

8、機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)汁原則與方法；了解數(shù)據(jù)采集原理、數(shù)字控制器實(shí) 現(xiàn)方法和軟件抗干擾技術(shù)。 (7) 了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟；了解訃算機(jī)控制系統(tǒng)的工程實(shí)現(xiàn)方 法；了解常用的先進(jìn)控制方法。 (8) 通過典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)案例分析和相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，掌握較為完整的計(jì)算機(jī)控 制系統(tǒng)建模、分析和控制設(shè)計(jì)方法。能夠初步運(yùn)用基本理論和技術(shù)工具完成系統(tǒng)化的 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 序 號 課程目標(biāo) 指標(biāo)點(diǎn) 任務(wù) 自選 Ml 目標(biāo)1:掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成、分類和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。了解計(jì) 算機(jī)控制系統(tǒng)在國民生產(chǎn)生活中的重要作用，理解學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的 課程內(nèi)涵和社會(huì)責(zé)任。 8.3 M2 目標(biāo)2:掌握計(jì)算機(jī)

9、控制系統(tǒng)的碩件基礎(chǔ)，包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)、計(jì) 算機(jī)控制系統(tǒng)總線、數(shù)字量輸入輸出接口、模擬量輸入輸出接口等。能夠 運(yùn)用數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)解釋硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，能夠口頂向下的了解一般計(jì) 算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 1.4 M3 目標(biāo)3:理解并掌握信號的采樣與復(fù)現(xiàn)原理；掌握z變換與反變換等基本 數(shù)學(xué)方法：掌握離散系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法；掌握離散系統(tǒng)性能分析方法， 通過查閱文獻(xiàn)，能夠運(yùn)用本課程的基本數(shù)學(xué)工具對離散系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆?析和計(jì)算。 2.3 M4 目標(biāo)4:掌握數(shù)字控制器的連續(xù)化與離散化設(shè)計(jì)技術(shù)；掌握數(shù)字PID控制 算法：掌握最少拍控制器設(shè)計(jì)方法；掌握滯后系統(tǒng)控制技術(shù)，能夠運(yùn)用多 種離散控制方法設(shè)計(jì)完整

10、的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。 3.3 M5 目標(biāo)5:能夠開展關(guān)丁信號采樣與復(fù)現(xiàn)、離散系統(tǒng)穩(wěn)定性與性能分析的仿 真驗(yàn)證，對數(shù)字PID控制器、最小拍控制器、滯后控制系統(tǒng)等進(jìn)行量化指 標(biāo)分析，能用理論解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 4 M6 目標(biāo)6:能夠熟練使用Matlab Simulink或C+等仿真工具軟件：能夠在實(shí) 驗(yàn)過程中理解各種工具的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場景。 5.3 三、學(xué)習(xí)要求 (1) 課前預(yù)習(xí)PPT講義，復(fù)習(xí)前次課所講內(nèi)容。課上認(rèn)真聽講，接受教師提問，參 與隨堂測試，積極圍繞教師給定的問題進(jìn)行分小組討論。 (2) 獨(dú)立完成課后作業(yè)，及時(shí)提交完整、規(guī)范的作業(yè)和報(bào)告。 (3) 實(shí)驗(yàn)前提前熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境，了解實(shí)驗(yàn)工

11、具，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，按照規(guī)范要求填寫 實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 (4) 學(xué)有余力的同學(xué)可以進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)先進(jìn)計(jì)算機(jī)控制算法和控制仿真工具。 四、教學(xué)進(jìn)度 一序號 劃時(shí) 計(jì)課 機(jī)件講 算軟選 訛統(tǒng) 一 2/4 計(jì)酌數(shù)程術(shù)計(jì) 7 計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí) 現(xiàn) 4/4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 與步驟 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)舉例 陀螺控制實(shí)驗(yàn) M5,M6 五. 參考教材與主要參考書 11.輔小榮計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，國防工業(yè)出版社，2012. 2 Gene F. Franklin. Digital Control of Dynamic Systems, Ellis-Kagle Pres, US

12、AJ998. 31.姜學(xué)軍等.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，清華大學(xué)出版社，2005. 4謝劍英計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，國防工業(yè)出版社，2006. 六、成績評定 （一）考核方式A : A閉卷考試B.開卷考試C.論文D.考查E.其他 （二）成績綜合評分體系: 成績綜合評分體系 比例 1 課下作業(yè)、課堂討論及平常表現(xiàn) 10% 2 課程實(shí)驗(yàn)成績 20% 3 期末考試成績 70% 總計(jì) 100% （三）成績綜合評分標(biāo)準(zhǔn): 評分體系 60 60 70 70-80 80 90 90-100 課下作業(yè)、課 不按時(shí)上課、 基本按時(shí)上 按時(shí)參加大部分 按時(shí)參加全部 按時(shí)參加全部 堂討論及平常 未提交平時(shí)作 課，能夠按 課程，未上課程

13、 課程，能夠完 課程，能夠規(guī) 表現(xiàn)（10%） 業(yè).擾亂正常 時(shí)提交平時(shí) 及時(shí)請假，能夠 整的提交平時(shí) 范的提交平時(shí) 教學(xué)秩序 作業(yè)，作業(yè) 完整的提交平時(shí) 作業(yè)，作業(yè)推 作業(yè)，作業(yè)推 內(nèi)容有缺 作業(yè)，作業(yè)內(nèi)容 導(dǎo)分析嚴(yán)謹(jǐn)， 導(dǎo)分析細(xì)致， 失，概念有 基本正確，概念 概念準(zhǔn)確，圖 內(nèi)容完整，有 錯(cuò)誤，圖表 無誤，圖表分析 表內(nèi)容規(guī)范細(xì) 創(chuàng)造性思考總 不規(guī)范。 基本規(guī)范。 致。 結(jié)。 課程實(shí)驗(yàn)成績 不按時(shí)參加實(shí) 能夠基本完 能夠一般性的完 能夠較好的完 能夠很好的完 (20%) 驗(yàn).未提交報(bào) 成實(shí)驗(yàn)要求 成實(shí)驗(yàn)要求的內(nèi) 成實(shí)驗(yàn)要求的 成實(shí)驗(yàn)要求的 告或報(bào)告有學(xué) 的內(nèi)容，實(shí) 容，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較 內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)數(shù) 內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)數(shù) 術(shù)不端問題。 驗(yàn)數(shù)據(jù)有缺 完整僅少許缺 據(jù)完整，分析 據(jù)完整，分析 失，分析不 失，分析基本準(zhǔn) 較為準(zhǔn)確，結(jié) 準(zhǔn)確無誤，結(jié) 準(zhǔn)確，得到 的實(shí)驗(yàn)結(jié)論 有部分錯(cuò) 誤。報(bào)告基 本完整、圖 表和寫作有 規(guī)范性問 題。 確，結(jié)論無明細(xì) 錯(cuò)誤。報(bào)告基本 完整，僅少許寫 作規(guī)范性問題。 論無錯(cuò)誤。報(bào) 告較為完整， 無