熱工過程計算機控制技術(shù)課程教學(xué)大綱

1、熱工過程計算機控制技術(shù)課程教學(xué)大綱課程名稱: 熱工過程計算機控制技術(shù)英文名稱: Thermotechnical Process Computer Control Technology課程編號: x4011181學(xué) 時 數(shù): 32學(xué)時其中實驗學(xué)時數(shù)：4 學(xué)時 課外學(xué)時數(shù)：無學(xué) 分 數(shù): 3.5適用專業(yè): 熱能與動力工程（A2/B）一、課程的性質(zhì)和任務(wù)（一）性質(zhì)熱工過程計算機控制技術(shù)課程是熱能與動力工程專業(yè)的專業(yè)選修課，是以自動控制理論、計算機技術(shù)和自動化儀表等為基礎(chǔ)的技術(shù)課程，與過程控制和電力拖動控制系統(tǒng)等密切相關(guān)，技術(shù)性、綜合性和實踐性很強，是熱工過程自動化方向重要的一門的專業(yè)課。通過本課程學(xué)

2、習(xí)，加深學(xué)生對實際熱力過程控制系統(tǒng)的認識，幫助學(xué)生掌握對熱力、制冷等設(shè)備構(gòu)成的計算機控制系統(tǒng)的分析方法，從而為設(shè)計合理的計算機控制系統(tǒng)，滿足生產(chǎn)和工程需要奠定基礎(chǔ)。（二）任務(wù)1 掌握計算機控制的一般組成結(jié)構(gòu)和常用接口的基本原理，能夠設(shè)計一般的應(yīng)用接口電路，掌握通用型計算機接口的使用，用適當(dāng)?shù)挠嬎銠C語言編程實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的計算機控制。2 運用自動控制原理，掌握控制系統(tǒng)中離散控制器的設(shè)計，熟練編寫數(shù)據(jù)采集程序、控制程序和數(shù)據(jù)處理程序。3 分析、設(shè)計熱工過程的計算機控制應(yīng)用系統(tǒng)。二、課程教學(xué)內(nèi)容的基本要求、重點和難點（一）計算機控制系統(tǒng)概述主要內(nèi)容：介紹計算機控制系統(tǒng)的一般組成和結(jié)構(gòu)；介紹計算機控制系

3、統(tǒng)分類、優(yōu)越性；介紹計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢；介紹采樣、量化與重構(gòu)。重點：計算機控制系統(tǒng)的一般組成和結(jié)構(gòu)；采樣、量化與重構(gòu)。難點：計算機控制系統(tǒng)的一般組成和結(jié)構(gòu)；采樣、量化與重構(gòu)。（二）模擬量輸入/輸出通道接口技術(shù)主要內(nèi)容：介紹D/A、A/D轉(zhuǎn)換器原理、性能指標及典型芯片；介紹MCS-51單片機和D/A、A/D轉(zhuǎn)換器接口，介紹MCS-51單片機接口；介紹放大器及多路開關(guān)；介紹常用輸出驅(qū)動電路。重點：微型計算機的輸入輸出接口技術(shù)，開關(guān)量、模擬量的輸入輸出通道。難點：信號的采樣與量化處理方法。（三）數(shù)據(jù)采集（DAS）與數(shù)據(jù)處理主要內(nèi)容：介紹微型計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括基本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、高速微機數(shù)據(jù)

4、采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展；介紹數(shù)字濾波方法（包括程序判斷濾波、算術(shù)平均濾波、加權(quán)平均濾波、中值濾波、慣性濾波、復(fù)合濾波、高通濾波、帶通濾波等），介紹標度變換（包括線性標度變換和非線性標度變換），介紹越限報警處理方法；介紹數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)應(yīng)用 。重點：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件組成，數(shù)字濾波技術(shù)、線性變換技術(shù)。難點：數(shù)字濾波技術(shù)、線性變換技術(shù)。（四）常用控制程序設(shè)計主要內(nèi)容：簡單報警程序與越限報警程序的原理和設(shè)計；開關(guān)量輸出接口技術(shù)；光電隔離技術(shù)；繼電器輸出接口技術(shù)；固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)；電磁閥接口技術(shù)；可控硅技術(shù)；大功率場效應(yīng)管開關(guān)接口技術(shù)；定時控制技術(shù)。重點：理解并掌握開關(guān)量輸入和輸出接

5、口技術(shù)、常用報警程序的設(shè)計。難點：理解并掌握開關(guān)量輸入和輸出接口技術(shù)、常用報警程序的設(shè)計。（五）直接數(shù)字控制（DDC）及其算法主要內(nèi)容：介紹PID的作用及計算機實現(xiàn)PID的優(yōu)點；介紹基本數(shù)字PID（包括位置式PID、增量式PID和速率式PID），介紹改進式PID（包括抑制積分飽和的PID算法、抑制干擾的PID算法、避免控制動作過于頻繁的PID算法-帶死區(qū)的PID控制、給定值頻繁升降時對控制量進行阻尼的PID算法、混合過程PID算法、采樣PID算法和批量PID算法），介紹PID控制程序的設(shè)計（包括位置式積分分離PID子程序、增量式PID算法子程序），介紹數(shù)字PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定。重點：微型計算

6、機的DDC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，數(shù)字控制器及其PID算法。難點：PID算法及其調(diào)節(jié)參數(shù)整定方法，程序?qū)崿F(xiàn)方法。（六）熱工過程計算機控制系統(tǒng)分析與設(shè)計主要內(nèi)容：介紹控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟（總體方案設(shè)計、計算機選擇、控制算法設(shè)計及系統(tǒng)聯(lián)調(diào)）及控制系統(tǒng)軟件設(shè)計等；常用算法設(shè)計（數(shù)字濾波、線性化處理、越限報警、數(shù)碼顯示等）；控制系統(tǒng)設(shè)計舉例。重點：常用算法設(shè)計及系統(tǒng)設(shè)計的總體過程。難點：根據(jù)工藝要求確定系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和控制方法。三、 教學(xué)方式及學(xué)時安排序號主要內(nèi)容主要教學(xué)方 式學(xué)時分配輔導(dǎo)答疑比 例一計算機控制系統(tǒng)概述講授41：1二模擬量輸入/輸出通道接口技術(shù)講授+實驗82：1三數(shù)據(jù)采集（DAS）與數(shù)據(jù)處理講授+實

7、驗62：1四常用控制程序設(shè)計講授42：1五直接數(shù)字控制（DDC）及其算法講授62：1六熱工過程計算機控制系統(tǒng)分析與設(shè)計講授42：1四、課程其他教學(xué)環(huán)節(jié)要求（一）實驗環(huán)節(jié)實驗環(huán)節(jié)共4學(xué)時，均以實際動手實驗為主，要求學(xué)生積極準備、認真參加，并及時上交實驗報告。主要內(nèi)容：1D/A、A/D轉(zhuǎn)換實驗，需2學(xué)時2數(shù)字濾波實驗，2學(xué)時（二）作業(yè)作業(yè)要求：在掌握基本概念基本術(shù)語基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，加強對各種接口的認識，廣泛閱讀計算機應(yīng)用系統(tǒng)硬件電路。熟練掌握計算機控制系統(tǒng)的編程能力。能分析較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，掌握計算機控制系統(tǒng)設(shè)計的一般方法，能設(shè)計熱工過程一般應(yīng)用系統(tǒng)的計算機控制系統(tǒng)。（三）輔導(dǎo)答疑每6學(xué)時應(yīng)安排2學(xué)時的輔導(dǎo)答疑時間，輔導(dǎo)答疑地點和時間應(yīng)明確，教師應(yīng)按時到崗。五、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程的先修課程為熱工自動控制原理、單片機原理、模擬電子電路、數(shù)字電子電路。六、教學(xué)參考書目微型計算機控制技術(shù)實用教程潘新民主編，電子工業(yè)出版社，2006微型計算機控制技術(shù)賴壽宏主編，機械工業(yè)出版社，2005微型計算機