《物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)》教學(xué)大綱

《物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：08150161課程性質(zhì)：專業(yè)必修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論24學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）先修課程：物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)后續(xù)課程：無適用專業(yè)：智能制造工程開課單位：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、課程說明《物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)》是物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)的專業(yè)必修課程，側(cè)重于使學(xué)生掌握扎實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)核心知識(shí)和專業(yè)核心技能。其任務(wù)主要是物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)控制器、物聯(lián)網(wǎng)建模技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)控制策略、物聯(lián)網(wǎng)可靠性設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)的基本概念、基本控制技術(shù)，掌握物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及自學(xué)新知識(shí)的能力，同時(shí)為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下必要的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理，能夠合理地選擇最小二乘參數(shù)估計(jì)和PID控制算法等方法。課程目標(biāo)2：能正確運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成、PLC的組成與工作原理、最小二乘參數(shù)估計(jì)、PID控制算法、執(zhí)行裝置和物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)等知識(shí)，使理論充分結(jié)合實(shí)踐，正確設(shè)計(jì)并改進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)。課程目標(biāo)3：理解物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)以及相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、行業(yè)政策；培養(yǎng)大學(xué)生在自身成長(zhǎng)過程中修身立德、學(xué)習(xí)知識(shí)的能力，做到德才兼?zhèn)洌B(yǎng)成自我持續(xù)學(xué)習(xí)的習(xí)慣；掌握物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)使設(shè)計(jì)系統(tǒng)符合標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法規(guī)政策。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計(jì)針對(duì)復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)工程問題的解決方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)、產(chǎn)品等，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、環(huán)境、健康、安全、法律、文化等因素。3.1具備解決物聯(lián)網(wǎng)工程問題所需的設(shè)計(jì)/開發(fā)技能，能夠設(shè)計(jì)針對(duì)復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)工程問題的解決方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)。課程目標(biāo)2：理解物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)以及相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、行業(yè)政策；控制物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)使設(shè)計(jì)系統(tǒng)符合標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法規(guī)政策。M4.研究：能基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。4.4能夠?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)與建模、分析與解釋，并通過信息綜合解決問題，得到合理有效的結(jié)論。課程目標(biāo)1：掌握物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理，能夠合理地選擇最小二乘參數(shù)估計(jì)和PID控制算法等方法。課程目標(biāo)2：能正確運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成、PLC的組成與工作原理、最小二乘參數(shù)估計(jì)、PID控制算法、執(zhí)行裝置和物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)等知識(shí)，使理論充分結(jié)合實(shí)踐，正確設(shè)計(jì)并改進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)。M5.使用現(xiàn)代工具：能針對(duì)復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括針對(duì)復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)工程問題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性。5.3能夠使用現(xiàn)代工程工具對(duì)復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)工程問題和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性。課程目標(biāo)3：能正確運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成、PLC的組成與工作原理、最小二乘參數(shù)估計(jì)、PID控制算法、執(zhí)行裝置和物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)等知識(shí)，正確設(shè)計(jì)并改進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)概述1.1物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的概念1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的類型1.4物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制技術(shù)教學(xué)要求：了解物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的概念、組成、類型以及遠(yuǎn)程控制技術(shù)。重點(diǎn)：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成。難點(diǎn)：物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制技術(shù)。21、2、32.物聯(lián)網(wǎng)控制器2.1物聯(lián)網(wǎng)控制器概述2.2PLC及其功能與特點(diǎn)2.3PLC的組成與工作原理2.4PLC的編程語言2.5PLC應(yīng)用舉例2.6集散控制系統(tǒng)2.7集散控制系統(tǒng)的組態(tài)教學(xué)要求：掌握物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的PLC、集散控制系統(tǒng)等控制器的功能與特點(diǎn)、組成、工作原理以及軟件設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)：PLC應(yīng)用舉例。難點(diǎn)：集散控制系統(tǒng)的組態(tài)。421、2、33.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)過程通道設(shè)計(jì)3.1模擬量輸入通道設(shè)計(jì)3.2模擬量輸出通道設(shè)計(jì)3.3數(shù)字量輸入輸出通道設(shè)計(jì)教學(xué)要求：掌握模擬量輸入、輸出通道和數(shù)字量輸入、輸出通道設(shè)計(jì)。重點(diǎn)：數(shù)字量輸入輸出通道設(shè)計(jì)。難點(diǎn)：模擬量輸入通道設(shè)計(jì)。21、2、34.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)辨識(shí)4.1系統(tǒng)辨識(shí)的概念4.2線性靜態(tài)模型的最小二乘參數(shù)估計(jì)4.3線性動(dòng)態(tài)模型的最小二乘參數(shù)估計(jì)4.4最小二乘參數(shù)估計(jì)的遞推算法4.5線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)辨識(shí)教學(xué)要求：掌握系統(tǒng)辨識(shí)的概念、線性靜態(tài)模型的最小二乘參數(shù)估計(jì)、線性動(dòng)態(tài)模型的最小二乘參數(shù)估計(jì)及其遞推算法、線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)辨識(shí)。重點(diǎn)：最小二乘參數(shù)估計(jì)的遞推算法。難點(diǎn)：線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)辨識(shí)。21、2、35.計(jì)算機(jī)控制算法5.1PID控制算法5.2PID控制算法的工程實(shí)現(xiàn)5.3預(yù)測(cè)控制5.4模糊控制教學(xué)要求：掌握PID控制、預(yù)測(cè)控制、模糊控制等控制算法以及工程實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)：PID控制算法的工程實(shí)現(xiàn)。難點(diǎn)：PID控制算法。621、2、36.物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)執(zhí)行裝置6.1接觸器6.2繼電器6.3交流電動(dòng)機(jī)6.4直流電動(dòng)機(jī)6.5變頻器6.6控制電機(jī)教學(xué)要求：掌握繼電器、接觸器、交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、變頻器、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理與使用。重點(diǎn)：控制電機(jī)。難點(diǎn)：變頻器。221、2、37.物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)7.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的概念7.2提高系統(tǒng)硬件可靠性措施7.3提高系統(tǒng)軟件可靠性措施7.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)教學(xué)要求：掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)故障分析、表征系統(tǒng)可靠性的特征量、提高系統(tǒng)硬件可靠性和軟件可靠性的措施。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)。重點(diǎn)：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)。難點(diǎn)：提高系統(tǒng)硬件可靠性措施、提高系統(tǒng)軟件可靠性措施。21、2、38.物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法8.2自動(dòng)擋車器設(shè)計(jì)8.3門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)要求：掌握物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則、步驟與調(diào)試方法。重點(diǎn)：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法。難點(diǎn)：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)。421、2、3合計(jì)2482.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.物聯(lián)網(wǎng)控制器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：掌握一個(gè)基本的自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成和類型。實(shí)驗(yàn)要求：完成一個(gè)基本的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建與運(yùn)行，觀察、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。21、22.PID控制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：掌握PID控制系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)原理，最小二乘參數(shù)的遞推算法。實(shí)驗(yàn)要求：完成一個(gè)基本的PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建與運(yùn)行，觀察、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。21、23.電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：掌握繼電器、接觸器、直流電動(dòng)機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及使用。實(shí)驗(yàn)要求：完成一個(gè)基本的電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建與運(yùn)行，觀察、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。21、24.物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：掌握物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的可靠性措施及抗干擾技術(shù)。實(shí)驗(yàn)要求：完成一個(gè)基本的物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建與運(yùn)行，觀察、析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。21、2、3合計(jì)8五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法與設(shè)計(jì)原理，在掌握PLC、PID控制算法和可靠性設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)上，具有進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.推薦教材：作者（譯者）.書名.出版社.出版時(shí)間．（1）王萬良著.《物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)》（第一版）.高等教育出版社.2016.092.參考書：作者（譯者）.書名.出版社.出版時(shí)間．（1）馬洪連等著.《物聯(lián)網(wǎng)感知、識(shí)別與控制技術(shù)》（第二版）.清華大學(xué)出版社.2017年.（2）彭力著.《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》（第二版）.北京航空航天大學(xué)出版社.2015年.（3）劉麗軍、鄧子云著.《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用》（第一版）.清華大學(xué)出版社.2012年.（4）季順寧著.《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》（第一版）.機(jī)械工業(yè)出版社.2012年.3.期刊：作者.文題.刊名，年，卷號(hào)（期號(hào)）．或者：刊名，主辦單位（1）李森.基于云平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué),2017.（2）李海.基于GPRS的物聯(lián)網(wǎng)汽車控制關(guān)鍵技術(shù)分析[J].電子測(cè)試,2017(19):69-70.（3）余保付.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能供熱系統(tǒng)控制技術(shù)研究[D].天津工業(yè)大學(xué),2016.（4）LIU,Mingzhou,etal.Intelligentassemblysystemformechanicalproductsandkeytechnologybasedoninternetofthings.JournalofIntelligentManufacturing,2017,28(2):271-299.（5）劉遠(yuǎn)聰.基于物聯(lián)網(wǎng)智能控制技術(shù)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與研究[J].機(jī)電工程技術(shù),2016,45(12):42-46.4.網(wǎng)絡(luò)資源：網(wǎng)站名，訪問路徑或者：作者.文題.更新和修改日期.訪問路徑．（1）CSDN,《淺談物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)》,2017.01.12,/qq_21792169/article/details/53980932（2）中國(guó)工控網(wǎng),《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯管理中的應(yīng)用方案》,2016.11.30,/news/201611/352999.html（3）華強(qiáng)電子網(wǎng),《基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案》,2016.08.10,/fangan_1697817七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。

表4課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)15（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?54實(shí)驗(yàn)10（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量單獨(dú)評(píng)分，滿分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，取各次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以實(shí)驗(yàn)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！?0作業(yè)15（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?63期末考核60（1）大作業(yè)成績(jī)100分，以大作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。（2）主要考核計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成、PLC的組成與工作原理、最小二乘參數(shù)估計(jì)、PID控制算法、執(zhí)行裝置和物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)等內(nèi)容。（3）考試題型為：綜合設(shè)計(jì)題?！獭獭?52510合計(jì)：100分374617八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、課后作業(yè)和期末大作業(yè)等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽?jī)由期末大作業(yè)成績(jī)和過程性考核成績(jī)組成。其中：期末大作業(yè)成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為綜合設(shè)計(jì)題型；課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、課后作業(yè)等過程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)37.5筆記完整，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。筆記完整，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。筆記不完整，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，不參與教學(xué)活動(dòng)。作業(yè)37.5作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%。不交作業(yè)2次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于