《計算機控制技術(shù)》課程教學(xué)大綱（機器人工程專業(yè)）

《計算機控制技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程簡介課程中文名計算機控制技術(shù)課程英文名Computercontroltechnology雙語授課□是√否課程代碼24122042課程學(xué)分2總學(xué)時數(shù)32（含實踐4）課程類別□通識教育課程□公共基礎(chǔ)課程√專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)□必修√選修□其他課程形態(tài)□線上√線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學(xué)考核方式□閉卷□開卷√課程論文□課程作品□匯報展示□報告□課堂表現(xiàn)□階段性測試□平時作業(yè)□其他（可多選）開課學(xué)院機器人工程學(xué)院開課系(教研室)機器人工程面向?qū)I(yè)機器人工程開課學(xué)期第7學(xué)期先修課程計算機程序設(shè)計（c語言）、單片機原理及應(yīng)用、自動控制理論后續(xù)課程無選用教材廖道爭，計算機控制技術(shù)（第2版）[M]，機械工業(yè)出版社,2021年.參考書目1.廖道爭.計算機控制技術(shù)（第1版）[M].機械工業(yè)出版社,2019.2.周俊.計算機控制技術(shù)[M].東南大學(xué)出版社,2016.課程資源無課程簡介本課程計算機控制技術(shù)是研究控制系統(tǒng)的重要手段之一，是自動控制理論的后續(xù)課程，在專業(yè)課程體系中占有非常重要的地位，是自動化專業(yè)本科生必修專業(yè)課。該課程主要研究如何將計算機技術(shù)和自動控制理論應(yīng)用于生產(chǎn)過程，并設(shè)計出所需要的計算機控制系統(tǒng)。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決計算機控制領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力。了解我國計算機控制技術(shù)的發(fā)展歷程以及在國家重大工程中的應(yīng)用。課程目標(biāo)2能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析計算機控制領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題并獲得有效結(jié)論。課程目標(biāo)3能夠設(shè)計針對計算機控制領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的計算機控制系統(tǒng)，并能夠再設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化及環(huán)境等因素。課程目標(biāo)4能夠能夠基于專業(yè)理論知識，采用科學(xué)方法對計算機控制領(lǐng)域的復(fù)雜工程進行研究，能夠根據(jù)問題設(shè)計實驗，并對實驗結(jié)果進行綜合分析，通過信息綜合得到有效結(jié)論。表2課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：工程知識【H】1.1掌握控制系統(tǒng)建模、分析和綜合的基本方法，具有能夠解決復(fù)雜工程問題的基本能力。1/21.2掌握解決計算機控制領(lǐng)域所需的工程基礎(chǔ)知識，并能夠應(yīng)用。11.3掌握計算機控制工程專業(yè)知識，具備解決復(fù)雜計算機控制領(lǐng)域的能力。畢業(yè)要求3：設(shè)計/開發(fā)解決方案【M】3.1能夠分析復(fù)雜工程問題，設(shè)計解決方案，并體現(xiàn)出創(chuàng)新意識。33.2能夠根據(jù)本行業(yè)的特定需求，清晰描述自計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)，識別任務(wù)面臨的各項制約條件，選擇恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行系統(tǒng)綜合性設(shè)計。3.3能夠考慮社會、健康、安全、法律、文化和環(huán)境等因素，對設(shè)計和方案的合理性及可行性進行分析、論證。畢業(yè)要求4：研究【H】4.1能夠運用計算機控制專業(yè)理論，采用科學(xué)方法對自動控制領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行實驗方案設(shè)計。44.2能夠運用計算機控制專業(yè)理論，對實驗過程和實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果，通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對應(yīng)關(guān)系序號課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)任務(wù)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)重點難點教學(xué)方法學(xué)時1緒論1.計算機控制系統(tǒng)概述1.拓展閱讀：計算機控制發(fā)展史2.線上學(xué)習(xí)：國家重大工程中計算機控制技術(shù)的應(yīng)用。1重點：1.計算機控制系統(tǒng)概述；2.計算機控制系統(tǒng)的典型型式。講授法；引導(dǎo)學(xué)生知識模塊的理解案例教學(xué)：激發(fā)學(xué)生自我學(xué)習(xí)興趣。22.計算機控制系統(tǒng)的典型型式33.計算機控制實驗系統(tǒng)簡介34.計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢15.我國計算機技術(shù)的發(fā)展歷程以及在國家重大工程中的應(yīng)用32計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)1.工控機的總線技術(shù)1.拓展學(xué)習(xí)：總線的類別2重點：1.總線接口擴展技術(shù)；2.輸入輸出接口與過程通道設(shè)計原理。難點：1.基于外部總線的計算機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計。講授法；引導(dǎo)學(xué)生知識模塊的理解案例教學(xué)：激發(fā)學(xué)生自我學(xué)習(xí)興趣。102.總線接口擴展技術(shù)23.輸入輸出接口與過程通道設(shè)計原理34.基于系統(tǒng)總線的計算機控制系統(tǒng)硬件35.基于外部總線的計算機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計46.硬件抗干擾技術(shù)43常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)1.數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計技術(shù)1.課題論文2重點：1.數(shù)字PID控制器。難點：1.數(shù)字控制器的離散化設(shè)計技術(shù)；2.數(shù)字PID控制器。講授法；引導(dǎo)學(xué)生知識模塊的理解案例教學(xué)：激發(fā)學(xué)生自我學(xué)習(xí)興趣。實驗：促進知識的理解102.數(shù)字控制器的離散化設(shè)計技術(shù)23.數(shù)字PID控制器34.串級控制技術(shù)44先進控制技術(shù)1.模糊控制技術(shù)1.拓展學(xué)習(xí)：AI技術(shù)的發(fā)展史。3重點：1.模糊控制技術(shù)。難點：1.模糊控制技術(shù)；2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。講授法；引導(dǎo)學(xué)生知識模塊的理解案例教學(xué)：激發(fā)學(xué)生自我學(xué)習(xí)興趣。實驗：促進知識的理解62.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)4合計28實驗學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表4課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對應(yīng)關(guān)系序號項目名稱項目來源教學(xué)目標(biāo)（觀測點、重難點）學(xué)時數(shù)項目類型要求每組人數(shù)教學(xué)方法課程目標(biāo)1實驗1：A/D、D/A轉(zhuǎn)換實驗實驗教材1.熟悉實驗?zāi)K2設(shè)計性必做2實驗指導(dǎo)32.掌握A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊工作原理3.掌握A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置2實驗2：數(shù)字PID控制其它1.理解數(shù)字PID控制器2綜合性必做2實驗指導(dǎo)42.完成電動機速度控制系統(tǒng)中數(shù)字PID控制建模3掌握.PID控制器的參數(shù)整定四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表5課程目標(biāo)、考核內(nèi)容與考核方式對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.計算機控制系統(tǒng)的典型型式緒論25%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)期末測試實驗報告2.工控機的總線技術(shù)概念計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)3.總線接口擴展技術(shù)概念計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)4.數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計技術(shù)概念常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)5.數(shù)字控制器的離散化設(shè)計技術(shù)概念常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)6.數(shù)字PID控制器概念常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)7.串級控制技術(shù)概念常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)8.先進控制技術(shù)概念先進控制技術(shù)課程目標(biāo)21.工控機的總線技術(shù)計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)25%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)期末測試實驗報告2.總線接口擴展技術(shù)計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)3.輸入輸出接口與過程通道設(shè)計原理計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)4.硬件抗干擾技術(shù)計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)5.數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計技術(shù)常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)6.數(shù)字控制器的離散化設(shè)計技術(shù)常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)課程目標(biāo)31.基于外部總線的計算機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)20%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)期末測試實驗報告2.數(shù)字PID控制器設(shè)計常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)3.串級控制設(shè)計常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)課程目標(biāo)41.工控機的總線技術(shù)分析計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)30%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)期末測試實驗報告2.總線接口擴展技術(shù)分析計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)3.數(shù)字控制器的連續(xù)化分析常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)4.數(shù)字控制器的離散化分析常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)5.串級PID控制系統(tǒng)分析先進控制技術(shù)6.模糊控制系統(tǒng)分析先進控制技術(shù)7.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析先進控制技術(shù)合計100%表6課程目標(biāo)與考核方式矩陣關(guān)系課程目標(biāo)考核方式考核占比期末考試成績比例60%實驗成績比例10%平時作業(yè)成績比例20%課堂參與成績比例10%課程目標(biāo)125%35%20%25%25%課程目標(biāo)225%20%25%30%25%課程目標(biāo)320%10%25%20%20%課程目標(biāo)430%35%30%25%30%（二）成績評定1.平時成績評定（40%）（1）課堂表現(xiàn)（5分）：通過學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評價學(xué)生相關(guān)的能力。（2）作業(yè)完成情況（20分）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，在課程教學(xué)模塊后安排適當(dāng)作業(yè)，鞏固學(xué)生對知識的認識，考核學(xué)生對于概念的理解情況，強化學(xué)生機械工程的基本常識。（3）實驗教學(xué)（10分）：通過參觀實驗實訓(xùn)中心的表現(xiàn)及實驗報告作為考核依據(jù)，考核學(xué)生對實驗實訓(xùn)中心設(shè)備及場地的設(shè)備名稱、功能等認知情況。（4）課堂考勤（5分）：主要考核學(xué)生遲到、曠課、請假等情況，以考勤情況確定，遲到1次扣2分、曠課1次扣5分，此項可得負分。2.期末成績評定(60%)占總分60分。主要考核所學(xué)6個課程模塊的基本概念、基本常識、基本要求、基本方法等計算機控制技術(shù)的基礎(chǔ)知識，為后續(xù)課程奠定概念性基礎(chǔ)。建議采用100分制試卷，開卷測試。4.總成績評定總成績應(yīng)由平時考核成績、報告成績和期末考核成績構(gòu)成?？偝煽儯?00%）=平時成績（40%）+期末成績（60%）（三）評分標(biāo)準(zhǔn)表7評分標(biāo)準(zhǔn)（非試卷考核項目）考核項目評分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課程論文（1）論文選題符合課程性質(zhì)，選題范圍適中，具有較高的研究價值和意義，表現(xiàn)出很強的問題意識。（2）論證過程嚴謹，所使用的證據(jù)或材料充分，結(jié)論清晰，具有相當(dāng)?shù)恼f服力和解釋力。（3）文章結(jié)構(gòu)合理，組織嚴密，連貫一致。（4）語言表達準(zhǔn)確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術(shù)語規(guī)范。（5）論文符合學(xué)術(shù)規(guī)范。（1）論文選題恰當(dāng)合理，具有較高的研究價值和意義，表現(xiàn)出較強的問題意識。（2）論證過程較為嚴謹，所使用的證據(jù)或材料較為充分，結(jié)論清晰，具有較強的說服力和解釋力。（3）文章結(jié)構(gòu)合理，組織較為嚴密，連貫一致。（4）語言表達較為準(zhǔn)確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術(shù)語較為規(guī)范。（5）論文基本符合學(xué)術(shù)規(guī)范，無明顯錯誤。（1）論文選題較為合理，具有一定的研究價值和意義，表現(xiàn)出一定的問題意識。（2）論證過程具有一定的嚴謹性，所使用的證據(jù)或材料較為充分，結(jié)論清晰，具有一定的說服力和解釋力。（3）文章結(jié)構(gòu)較為合理，組織較為嚴密。（4）語言表達較為準(zhǔn)確，敘述較為清楚，所使用的教育專業(yè)術(shù)語較為規(guī)范。（5）論文基本符合學(xué)術(shù)規(guī)范，有部分錯誤。（1）論文主題具有一定的研究價值和意義，但選題凝練不夠，問題意識欠佳。（2）論證過程較為合理但不太嚴謹，具有一定的證據(jù)或材料但不夠充分，結(jié)論基本清晰。（3）文章結(jié)構(gòu)較為合理，組織具有一定的嚴密性，但存在部分不連貫現(xiàn)象。（4）語言表達基本清楚，所使用的教育專業(yè)術(shù)語基本規(guī)范。（5）論文基本符合