《計算機控制》課程教學(xué)大綱

《計算機控制》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱計算機控制ComputerControl課程編碼CTL110721020開課院部控制科學(xué)與工程學(xué)院課程團隊（未設(shè)置）學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時36講授24實驗12上機0實踐0課外學(xué)時32適用專業(yè)自動化授課語言中文先修課程微機原理、自動控制原理、現(xiàn)代控制理論課程簡介（限選）本課程重點介紹計算機控制系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢、數(shù)字控制器設(shè)計理論、系統(tǒng)的工程設(shè)計及綜合應(yīng)用等內(nèi)容。通過該課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握計算機控制系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)理論及實踐知識，提升學(xué)生基于專業(yè)理論，根據(jù)被測/控對象特征，針對自動化專業(yè)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題設(shè)計可行的控制方案的能力，在系統(tǒng)設(shè)計過程中，充分考慮可靠性、可持續(xù)性等問題，促進學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)、嚴謹?shù)膽B(tài)度和踏實做事的風(fēng)格。為學(xué)生進入后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計、工程實踐等環(huán)節(jié)奠定必要的基礎(chǔ)。（指標點2.4，3.2，4.1，5.4）Thiscoursefocusesonthecomposition,structureanddevelopmenttrendofcomputercontrolsystem,designtheoryofdigitalcontroller,andtheengineeringdesignandintegratedapplicationofcomputercontrolsystem.Throughlearningthiscourse,thestudentscanmastertherelevanttheoryandpracticalknowledgeofcontrolsystemdesign,also,enhancetheabilityofstudentstodesignfeasiblecontrolschemesbasedontheprofessionaltheoryandthecharacteristicsofthecontrolledobjectsforthecomplexengineeringproblems.Intheprocessofsystemdesign,promotestudentstodevelopascientificandrigorousattitudeanddowntoearthstylebytakingfullconsiderationoftheproblemsofreliability,sustainabilityandsoon.Itlaysthenecessaryfoundationforthestudentstoenterthefollow-upgraduationdesign,engineeringpracticeandotherlinks.（Indexpoints2.4,3.2,4.1,5.4）負責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務(wù)自選1M1目標1：通過查閱文獻，了解計算機控制系統(tǒng)及控制方法的最新進展，能夠針對特定的控制問題，通過理論及工程分析，提出可行的數(shù)字控制思路。是2.42M2目標2：掌握數(shù)據(jù)控制器設(shè)計理論，能夠?qū)ο到y(tǒng)進行理論分析，掌握控制算法的工程實現(xiàn)流程。是3.23.23M3目標3：針對石油石化行業(yè)自動化領(lǐng)域的過程控制問題，能夠基于數(shù)字控制器設(shè)計理論，根據(jù)對象的特征，設(shè)計具體的實驗方案。是4.14M4目標4：根據(jù)實驗方案選擇合適的軟、硬件工具，開展具體的實驗研究，對控制結(jié)果能夠進行理論分析，討論控制方案的不足，并提出可行的改進方案。是5.4三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)11.1計算機控制系統(tǒng)概述計算機控制系統(tǒng)的概念，工作原理，基本組成M10.5講授3查閱資料21.2計算機控制系統(tǒng)的典型形式介紹操作指導(dǎo)系統(tǒng)，直接數(shù)字控制系統(tǒng)，監(jiān)督控制系統(tǒng)，分布式控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，綜合自動化系統(tǒng)的形式，掌握各種計算機控制形式的區(qū)別及應(yīng)用場合。M31講授1作業(yè)/自學(xué)31.3計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢了解計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程，計算機控制系統(tǒng)理論的發(fā)展過程，計算機控制系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢。M10.5講授/討論4查閱資料42.1計算機控制系統(tǒng)的硬件體系構(gòu)成計算機控制系統(tǒng)的典型硬件，工業(yè)總線技術(shù)。M30.5講授/討論0.5自學(xué)52.2開關(guān)量輸入/輸出接口及過程通道的結(jié)構(gòu)開關(guān)量輸入/輸出通道的結(jié)構(gòu)及各類型開關(guān)量輸入/輸出模塊.M31講授0.5作業(yè)62.3模擬量輸入/輸出接口及過程通道的結(jié)構(gòu)模擬量輸入/輸出通道的結(jié)構(gòu)及各類型模擬量輸入/輸出模塊M30.5講授1作業(yè)/自學(xué)73.1采樣系統(tǒng)理論簡介信號采樣理論，z變換理論，差分方程理論等內(nèi)容，實現(xiàn)與前述課程的理論銜接.M22講授2作業(yè)83.2數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計方法數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計思想，連續(xù)控制器離散化方法（前向差分，后向差分，雙線性變換），PID控制器的離散化設(shè)計及改進措施分析。M22講授1作業(yè)93.3數(shù)字控制器的離散化設(shè)計方法最小拍控制器的設(shè)計原理及實現(xiàn)。M22講授/討論3作業(yè)/自學(xué)103.4純滯后控制技術(shù)Smith預(yù)估控制器的設(shè)計原理及計算機實現(xiàn)。M22講授1作業(yè)/自學(xué)114.1狀態(tài)空間的輸出反饋設(shè)計法連續(xù)狀態(tài)方程的離散化，輸出反饋設(shè)計法的設(shè)計步驟。M22講授3作業(yè)124.2狀態(tài)空間的極點配置設(shè)計法按極點配置設(shè)計控制規(guī)律，跟蹤系統(tǒng)設(shè)計。M22講授2作業(yè)135.1測量數(shù)據(jù)的預(yù)處理測量校準，標度變換。M21講授1作業(yè)145.2數(shù)字控制器的工程實現(xiàn)工程數(shù)字控制器的結(jié)構(gòu)，數(shù)字控制器在工程設(shè)計中要考慮的可靠性、靈活性等問題。M31講授1作業(yè)155.3工業(yè)組態(tài)軟件通用工業(yè)組態(tài)軟件的功能，控制組態(tài)、流程圖組態(tài)、趨勢曲線組態(tài)等功能實現(xiàn)。M42講授/討論2作業(yè)/自學(xué)166.1硬件抗干擾技術(shù)串模、共模干擾抑制，電源抗干擾措施、系統(tǒng)接地技術(shù)。M31.5講授1作業(yè)176.2軟件抗干擾技術(shù)數(shù)字濾波方法，故障自診斷。M30.5講授1作業(yè)187.1計算機控制系統(tǒng)設(shè)計的原則及步驟計算機控制系統(tǒng)設(shè)計的原則及步驟M20.5講授1作業(yè)/自學(xué)197.2計算機控制系統(tǒng)的工程設(shè)計與實現(xiàn)系統(tǒng)總體方案設(shè)計，系統(tǒng)總體方案文檔內(nèi)容，硬件的工程設(shè)計與實現(xiàn)，軟件的工程設(shè)計與實現(xiàn)，計算機控制系統(tǒng)的調(diào)試方法、運行過程注意事項等。M30.5講授1作業(yè)/自學(xué)207.3計算機控制系統(tǒng)設(shè)計舉例結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域工程實際，選擇綜合性強、內(nèi)容全面、技術(shù)水平適當?shù)挠嬎銠C控制系統(tǒng)實例進行分析及設(shè)計，增強學(xué)生對計算機控制系統(tǒng)工程實際應(yīng)用的直觀印象。M41講授/討論2作業(yè)/自學(xué)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時表現(xiàn)通過課堂回答問題，平時作業(yè)、隨堂測試等情況考察學(xué)生的平時表現(xiàn)。20%2課程實驗通過實驗過程中的出勤情況，實驗態(tài)度，遵守實驗室規(guī)范情況，實驗報告撰寫情況等進行考核。30%3期末考試根據(jù)考試分數(shù)評定50%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時表現(xiàn)100%A-能夠熟練掌握圖書館文獻查閱系統(tǒng)，能夠進行團隊協(xié)作，在討論過程中能夠提出可行的見解并起主導(dǎo)作用。 B-能夠主動查閱文獻，積極參與團隊討論，并能夠提出有效的補充意見。 C-能夠查閱文獻，能夠參與團隊討論，并在討論中起到一定作用。 D-不能完成文獻查閱任務(wù)，在分組討論中不發(fā)言，并且不能提出有效的意見和建議。2M2平時表現(xiàn)20%A-掌握常規(guī)及復(fù)雜數(shù)字控制器設(shè)計的原理及分析方式，能夠基于現(xiàn)代控制理論對系統(tǒng)進行分析。能夠在理論分析的基礎(chǔ)上針對特定問題設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字控制器。 B-掌握常規(guī)數(shù)字控制器設(shè)計的原理及分析方式，能夠基于現(xiàn)代控制理論對系統(tǒng)進行分析。能夠基于經(jīng)典控制理論設(shè)計最小拍及PID數(shù)字控制器。 C-掌握常規(guī)及復(fù)雜數(shù)字控制器設(shè)計的原理及分析方式，能夠基于經(jīng)典控制理論設(shè)計最小拍及PID數(shù)字控制器。 D-不能掌握常規(guī)數(shù)字控制器設(shè)計的原理及分析方式，不能基于經(jīng)典控制理論設(shè)計最小拍及PID數(shù)字控制器。3M2期末考試80%按照試卷評分標準4M3課程實驗30%A-掌握計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場合，掌握計算機控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)，掌握計算機控制系統(tǒng)工程設(shè)計與實現(xiàn)的原則，并能夠根據(jù)上述知識針對特定問題進行方案設(shè)計，熟悉實驗操作規(guī)程，能熟練進行實驗設(shè)計。 B-掌握計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場合，掌握計算機控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)，掌握計算機控制系統(tǒng)工程設(shè)計與實現(xiàn)的原則，熟悉實驗操作規(guī)程，能進行實驗設(shè)計。 C-掌握計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場合，掌握計算機控制系統(tǒng)工程設(shè)計與實現(xiàn)的原則，熟悉實驗操作規(guī)程，能進行部分實驗設(shè)計。 D-不能掌握計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場合及計算機控制系統(tǒng)工程設(shè)計與實現(xiàn)的原則，不熟悉實驗操作規(guī)程，不能進行實驗設(shè)計。5M3期末考試70%按照試卷評分標準6M4課程實驗100%A-能夠熟練掌握Matlab，組態(tài)王軟件的使用方法，并依據(jù)計算機控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計原則開展實驗，獲得良好的控制效果。 B-能夠熟練掌握Matlab，組態(tài)王軟件的使用方法，并依據(jù)計算機控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計原則開展并完成實驗。 C-能夠掌握Matlab，組態(tài)王軟件的使用方法，并依據(jù)計算機控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計原則開展實驗。 D-不能掌握掌握Matlab或組態(tài)王軟件的使用方法，不能順利開展實驗研究。評分等級說明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[M,N]=[80-100,0-79]六、教材與參考資料序號教學(xué)參考資料明細1圖書|計算機控制系統(tǒng),何克忠,清華大學(xué)出版社,2015年7月,ISBN:9787302391807.2圖書|計算機控制技術(shù),羅文廣,機械工業(yè)出版社,2019年12月,ISBN:9787111605027.3圖書|計算機控制技術(shù),于海生,機械工業(yè)出版社,2014年,ISB