计算机控制技术I教学大纲.docx

计算机控制技术I教学大纲课程中文名称：计算机控制技术I课程英文名称：Computer ControlledSystem I课程编号：Cl 134应开课学期：6学时数：24学分数：1.5适用专业：电气工程及其自动化课程类型：专业拓展课/选修先修课程：单片机原理及应用、传感器与检测技术、自动控制理论等一、课程性质本课程为电力系统及其自动化专业（拔尖计划、卓越计划）的专业拓展课，是一门理论 和实践性结合非常密切的技术课程，主要介绍计算机控制系统设计与分析的基础知识、原理 和实现等技术。主要内容包括数字程序控制的基本原理和设计，数字采样控制的基本理论, 数字控制器的设计方法以及微型计算机控制系统硬件构成和软件的组织与设计方法。课程理 论联系实际，硬件和软件相结合，控制原理和典型应用相结合，旨在培养学生对计算机控制 系统的分析和设计能力，提高学生对计算机控制系统工程问题的分析问题和解决问题能力。二、课程目标通过本课程的学习，使学生了解计算机控制系统的类型和组成，对计算机控制系统的现 状及发展有一定的了解，初步掌握简单计算机控制系统的分析和设计方法，具备将计算机控 制技术的基本原理和方法应用于电气工程复杂工程问题的初步能力。课程内容要求掌握和熟悉计算机控制系统的输入输出、数据采集、数据处理、接口技术、 常用控制算法、抗干扰技术、计算机控制系统设计方法和步骤等技术；了解常用的现场总线 技术。为学生以后从事电气工程及其自动化专'也与计算机控制系统有关的工作打下初步基 础，培养工程创新能力。三、教学内容、学时安排和基本要求（一）计算机控制概论（2学时）1.1计算机控制系统的组成：1.2计算机控制系统的分类、结构：1.3计算机控制系统 的发展趋势。重点和难点：计算机控制系统的组成及分类；计算机控制系统的各种分类及工作方式。（二）计算机控制系统基础（4学时）2.1信号的采样与Z变换采样理论，采样频率的选择。Z变换定义、Z变换和Z反变换性质和定理。差分方程、脉冲传递函数、连续状态方程的离散化；计算机控制系统性能分析等。重点：z变换，差分方程、脉冲传递函数、连续状态方程的离散化；计算机控制系统的 性能分析。难点：连续状态方程的离散化；计算机控制系统的性能分析。（三）计算机控制系统的硬件技术 （2学时）教学内容：计算机控制控制系统硬件结构；过程通道的一般结构；数字量输入输出接 口；模拟量输入接口；模拟量输出接口；计算机控制系统的总线简介。教学要求：了解过程通道的一般结构：熟悉和掌握模拟量输入通道设计方法；熟悉和掌 握模拟量输出通道的设计方法；熟悉和掌握数字量（尤其是开关量）输入输出通道的实现方 法。了解计算机控制系统一般硬件结构及总线技术。重点和难点：模拟量输入输出通道设计；数字量输入输出通道的实现；模拟量输入输出 通道中信号的检测、变换过程。（四）计算机数字程序控制技术（6学时）4.1 数字程序控制基础一逐点比较法插补原理（直线插补、圆弧插补）；4.2 步进电机控制技术；4.3交流伺服电机概述重点和难点：数字程序控制的直线插补和圆弧插补原理及编程实现:步进电机控制原理。（五）计算机控制系统设计方法（6学时）5.1 计算机控制系统的模拟化设计方法按连续系统设计的离散化方法，数字PID控制器设计。5.2 计算机控制系统的离散化设计方法最少拍无差系统的控制器设计方法（有纹波控制器、元纹波控制器）；纯滞后对象的控制算法（大林算法、Smith预估器）。5.3 数字控制器的程序实现方法重点和难点：PID控制器的程序实现：最小拍设计方法；Smith预估器原理。（六）集散控制系统及现场总线（2学时）6.1 .分散型控制系统的结构及特点；6.2 .工业网络技术、现场总线技术基本概念。重点和难点：集散控制系统的结构体系。（七）计算机控制系统抗干扰技术（2学时）7.2. 软件抗干扰技术，测量数据预处理技术。重点和难点：硬件抗干扰技术；各种干扰源和抗干扰方法。四、教学方法与手段本课程教学主要采用讲授、多媒体教学、计算机仿真等教学方法与手段。五、考核方式课程考核成绩由平时成绩和课程结束考核成绩两部分组成。其中平时成绩占40% （综 合平时课堂表现和平时作业综合评定），课程结束考查成绩占60%。六、教学参考书1 .教材：施保华.计算机控制技术.武汉：华中科技大学出版社20062 .参考书：于海生编，计算机控制技术，机械工业出版社，2011高金源编著，计算机控制系统，高等教育出版社，2010K. J. Astrom & B. Wiuenmark,计算机控制系统-理论与设计（第三版），清华大学出版 社，2002高金源，计算机控制系统一理论、设计与实现，北京航空航天大学出版社，2001孙增圻，智能控制理论与技术，清华大学出版社，2000