基于smith控制的課程設(shè)計(jì)

基于smith控制的課程設(shè)計(jì)一、課程目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：

1.學(xué)生能理解Smith控制的基本原理，掌握其數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。

2.學(xué)生能描述Smith控制在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用場(chǎng)景，并解釋其優(yōu)勢(shì)。

3.學(xué)生能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析并解決實(shí)際控制系統(tǒng)中與Smith控制相關(guān)的問(wèn)題。

技能目標(biāo)：

1.學(xué)生能通過(guò)實(shí)例分析，掌握Smith控制器的參數(shù)整定方法，并能在仿真軟件中搭建相應(yīng)模型。

2.學(xué)生能運(yùn)用圖表、公式等工具，對(duì)含有Smith控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估。

3.學(xué)生具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，能就Smith控制相關(guān)問(wèn)題與同學(xué)進(jìn)行有效討論，共同完成項(xiàng)目任務(wù)。

情感態(tài)度價(jià)值觀(guān)目標(biāo)：

1.學(xué)生能認(rèn)識(shí)到Smith控制在實(shí)際工程中的重要性，激發(fā)對(duì)控制學(xué)科的興趣和熱情。

2.學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)、創(chuàng)新的精神，形成良好的科學(xué)素養(yǎng)。

3.學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)Smith控制，增強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的信心，為我國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

課程性質(zhì)：本課程為自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)高年級(jí)的專(zhuān)業(yè)課程，旨在幫助學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

學(xué)生特點(diǎn)：學(xué)生已具備一定的控制理論基礎(chǔ)和控制工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具備獨(dú)立思考和分析問(wèn)題的能力。

教學(xué)要求：結(jié)合課本內(nèi)容，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)實(shí)際操作和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠?qū)mith控制理論應(yīng)用于實(shí)際工程項(xiàng)目中，為我國(guó)自動(dòng)化領(lǐng)域培養(yǎng)高素質(zhì)的技術(shù)人才。

二、教學(xué)內(nèi)容

1.Smith控制原理及其數(shù)學(xué)模型：講解Smith預(yù)測(cè)器的基本概念、工作原理，分析其數(shù)學(xué)模型，包括傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間表達(dá)式等。

2.Smith控制在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用：介紹Smith控制在典型工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例，如鍋爐、化工、電機(jī)等，分析其優(yōu)勢(shì)及適用場(chǎng)景。

3.Smith控制器的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定：講解Smith控制器的設(shè)計(jì)方法，如PID控制、模糊控制等，并介紹相應(yīng)的參數(shù)整定策略。

4.Smith控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析：分析含有Smith控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，包括內(nèi)部穩(wěn)定性、外部穩(wěn)定性等，并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行講解。

5.Smith控制系統(tǒng)的仿真與實(shí)驗(yàn)：利用仿真軟件（如MATLAB）搭建Smith控制系統(tǒng)模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能分析和預(yù)測(cè)，安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

教學(xué)內(nèi)容安排與進(jìn)度：

1.第1周：Smith控制原理及其數(shù)學(xué)模型；

2.第2周：Smith控制在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用；

3.第3周：Smith控制器的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定；

4.第4周：Smith控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析；

5.第5周：Smith控制系統(tǒng)的仿真與實(shí)驗(yàn)。

教材章節(jié)及內(nèi)容：

1.第3章Smith預(yù)測(cè)控制原理；

2.第4章Smith控制在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用；

3.第5章Smith控制器的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定；

4.第6章Smith控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析；

5.第7章Smith控制系統(tǒng)的仿真與實(shí)驗(yàn)。

三、教學(xué)方法

本課程將采用以下多樣化的教學(xué)方法，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性：

1.講授法：教師通過(guò)生動(dòng)的語(yǔ)言、清晰的邏輯，系統(tǒng)講解Smith控制的基本原理、數(shù)學(xué)模型、穩(wěn)定性分析等理論知識(shí)，為學(xué)生奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。

2.案例分析法：結(jié)合實(shí)際工業(yè)控制系統(tǒng)案例，分析Smith控制的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、設(shè)計(jì)方法和參數(shù)整定策略，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)與實(shí)際工程相結(jié)合。

3.討論法：組織學(xué)生針對(duì)特定問(wèn)題或案例進(jìn)行分組討論，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和解決問(wèn)題的能力，提高課堂互動(dòng)性。

4.實(shí)驗(yàn)法：安排實(shí)驗(yàn)課程，讓學(xué)生在仿真軟件中搭建Smith控制系統(tǒng)模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能分析和預(yù)測(cè)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

5.任務(wù)驅(qū)動(dòng)法：設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索、自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力。

具體教學(xué)方法應(yīng)用如下：

1.講授法：第1周至第4周的理論課程，以講授法為主，確保學(xué)生掌握基本概念和理論知識(shí)。

2.案例分析法：第2周至第4周，結(jié)合教材中的實(shí)際案例，引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題、提出解決方案。

3.討論法：第3周至第4周，針對(duì)特定問(wèn)題組織課堂討論，促進(jìn)學(xué)生之間的交流與合作。

4.實(shí)驗(yàn)法：第5周，安排實(shí)驗(yàn)課程，讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，鞏固理論知識(shí)。

5.任務(wù)驅(qū)動(dòng)法：貫穿整個(gè)課程，設(shè)置項(xiàng)目任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生自主探究、解決問(wèn)題。

四、教學(xué)評(píng)估

為確保教學(xué)評(píng)估的客觀(guān)、公正和全面，本課程采用以下評(píng)估方式：

1.平時(shí)表現(xiàn)：占總評(píng)成績(jī)的30%，包括課堂出勤、課堂表現(xiàn)、小組討論等。評(píng)估學(xué)生在課堂互動(dòng)、團(tuán)隊(duì)合作等方面的表現(xiàn)，以培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

2.作業(yè)：占總評(píng)成績(jī)的20%，包括課后習(xí)題、小論文等。通過(guò)布置與課程內(nèi)容相關(guān)的作業(yè)，鞏固學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，并培養(yǎng)其獨(dú)立思考和分析問(wèn)題的能力。

3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告：占總評(píng)成績(jī)的20%，評(píng)估學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中的實(shí)踐操作能力和分析解決問(wèn)題的能力。

4.期中考試：占總評(píng)成績(jī)的20%，考查學(xué)生對(duì)課程前半部分知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。

5.期末考試：占總評(píng)成績(jī)的10%，全面考查學(xué)生對(duì)整個(gè)課程知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

具體評(píng)估方式如下：

1.平時(shí)表現(xiàn)：教師將根據(jù)學(xué)生在課堂上的出勤、發(fā)言、討論等情況進(jìn)行評(píng)分，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂互動(dòng)。

2.作業(yè)：教師將布置與課程內(nèi)容密切相關(guān)的作業(yè)，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，并對(duì)作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。

3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告：學(xué)生需在實(shí)驗(yàn)課后撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論，教師將根據(jù)報(bào)告的質(zhì)量給予評(píng)分。

4.期中考試：考試形式為閉卷，主要測(cè)試學(xué)生對(duì)課程前半部分理論知識(shí)的掌握，包括選擇題、計(jì)算題和簡(jiǎn)答題等。

5.期末考試：考試形式為閉卷，全面測(cè)試學(xué)生對(duì)整個(gè)課程知識(shí)點(diǎn)的掌握，包括選擇題、計(jì)算題、簡(jiǎn)答題和綜合應(yīng)用題等。

五、教學(xué)安排

為確保教學(xué)進(jìn)度合理、緊湊，同時(shí)充分考慮學(xué)生的實(shí)際情況和需求，本課程的教學(xué)安排如下：

1.教學(xué)進(jìn)度：

-第1周：Smith控制原理及其數(shù)學(xué)模型；

-第2周：Smith控制在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用；

-第3周：Smith控制器的設(shè)計(jì)與參數(shù)整定；

-第4周：Smith控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析；

-第5周：Smith控制系統(tǒng)的仿真與實(shí)驗(yàn)；

-第6周：期中復(fù)習(xí)及考試；

-第7-10周：課程后半部分的教學(xué)，包括案例分析、討論、實(shí)驗(yàn)等；

-第11周：期末復(fù)習(xí)；

-第12周：期末考試。

2.教學(xué)時(shí)間：

-理論課程：每周2課時(shí)，共計(jì)24課時(shí)；

-實(shí)驗(yàn)課程：共計(jì)8課時(shí)，安排在第5周和第7周；

-期中考試：安排在第6周；

-期末考試：安排在第12周。

3.教學(xué)地點(diǎn)：

-理論課程：學(xué)校指定教室；

-實(shí)驗(yàn)課程：學(xué)校實(shí)驗(yàn)室。

4.教