计算机控制一教学大纲.docx

计算机控制一教学大纲课程中文名称：计算机控制I课程英文名称：Computer Controlled System I课程编号：C1134学分：L5学时：24 （其中：讲课学时：24实验学时：0实践学时：0 ）先修课程：C语言程序设计、传感器与检测技术、自动控制理论等适用专业：电气工程及其自动化课程类别：专业拓展课使用教材：计算机控制技术廖道争，施保华，机械工业出版社，2016年开课单位：电气与新能源学院一、课程性质计算机控制I是电气工程及自动化专业的一门专业拓展课，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。旨在培养学生对计算机控制系统的分析和设计能力。二、教学目标：1 .本课程支撑专业培养计划中毕业要求1、毕业要求2、毕业要求3和毕业要求4；2 .本课程支撑专业培养计划中毕业要求1中的指标点12能针对一个电力系统复杂工 程问题建立合适的数学模型，并利用恰当的边界条件求解；毕业要求1中的指标点1.3：能 够将工程基础和专业知识用于电力系统工程问题的分析和优化；3 .毕业要求2中的指标点2.1：能识别和判断电力系统复杂工程问题的关键环节和参数;4 .本课程支撑专业培养计划中毕业要求3中的指标点33能够通过模型构建对工艺设 计、系统参数和设备指标进行计算；5 .本课程支撑专业培养计划中毕业要求4中的指标点4.4：能正确采集、整理实验数据, 对实验结果进行关联、建模、分析和解释，获取合理有效的结论。三、教学内容及要求第一章计算机控制概论L教学内容（1）熟悉计算机控制系统的组成，理解相关基本概念;（2） 了解计算机控制系统的各种分类及工作方式；了解计算机控制系统的发展及应用。2 .重、难点计算机控制系统的相关基本概念。3 .考核要点（1）计算机控制系统基本概念。4 .教学方法课堂讲解，平时作业5 .作业安排（1）计算机控制系统相关基本概念问答题。第二章计算机控制系统基础1 .教学内容（1）理解信号采样的基础知识和基本理论；（2）掌握Z变换的数学计算方法及相关的性质和定理;（3）掌握连续状态方程的离散化计算方法；（4）掌握计算机控制系统性能分析的Z变换数学方法。2 .重、难点Z变换在计算机控制系统性能分析中的应用。3 .考核要点（1）Z变换数学计算；（2）计算机控制系统性能分析。4 .教学方法课堂讲解，平时作业5 .作业安排Z变换，Z反变换计算题；（1） Z变换求解差分方程计算题；（3）控制系统稳定性分析计算题。第三章计算机控制系统的硬件技术1 .教学内容(1)熟悉计算机控制系统的硬件结构；(2) 了解输入输出通道的接口技术和控制方式；(3)掌握计算机控制系统输入输出通道的基本实现方法。2 .重、难点A/D、D/A转换的原理与实现方法。3 .考核要点(1)输入输出通道的接口技术及实现。4 .教学方法课堂讲解，平时作业5 .作业安排A/D、D/A转换原理问答题；(1) A/D、D/A转换计算题。第四章计算机数学程序控制技术1 .教学内容了解数学程序控制的基本概念和基本方法；(2)掌握逐点比较法直线插补控制方法；(3)熟悉逐点比较法圆弧插补控制方法；(4)理解步进电机的工作原理，熟悉步进电机的基本参数；(5)掌握步进电机的驱动控制原理。2 .重、难点数字程序控制的直线插补和圆弧插补原理，步进电机的驱动控制。3 .考核耍点(1)逐点比较法直线插补控制方法；(2)步进电机的驱动控制原理。4 .教学方法课堂讲解，平时作业5 .作业安排(1)逐点比较法直线插补计算题；(2)逐点比较法圆弧插补计算题；(3)步进电机的驱动控制原理问答题。第五章计算机控制系统设计方法L教学内容（1）熟悉按连续系统设计的计算机控制系统离散化设计方法；（2）理解数字PID控制算法的特点和原理；（3）理解常用的数字PID改进算法的原理；（4）掌握PID参数的整定方法；（5）掌握最少拍无差（包括有纹波和无纹波）系统的设计方法。2 .重、难点PID控制器的设计与实现，最少拍无差系统的设计。3 .考核要点（1）计算机控制系统离散化设计方法；（2）数字PID控制及其改进算法；PID参数的整定；（4）最少拍无差系统（有纹波和无纹波）的设计方法。4 .教学方法课堂讲解，平时作业5 .作业安排（1）计算机控制系统离散化设计计算题；（2）数字PID控制算法计算题；（3）数字PID控制及其改进算法原理问答题；（4）最少拍无差系统（有纹波和无纹波）设计计算题。第六章计算机控制系统的设计与实现6 .教学内容（1）熟悉计算机控制系统的设计原则与步骤；（2）分析计算机控制系统设计实例；（3）熟悉基本的硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术。7 .重、难点计算机控制系统的设计原则与步骤。8 .考核要点（1）计算机控制系统的设计原则与步骤；(2)基本的抗干扰技术。9 .教学方法课堂讲解，平时作业10 作业安排(1)系统设计原则与步骤问答题；(2)基本的抗干扰技术问答题。第八章计算机网络控制系统(1) 学内容(I)理解分布式控制系统的原理；(2) 了解现场总线控制系统；了解工业以太网控制系统。2 .重、难点分布式控制系统的结构体系。3 .考核要点(1)分布式控制系统的基本概念和基本原理。4 .教学方法课堂讲解，平时作业5 .作业安排(1)分布式控制系统的基本概念和基本原理问答题。四、学时分配及对毕业要求指标点的支撑士Ttfr早下教学内容支撑的毕业 要求指标点学时分配讲课实验实践第1章计算机控制概论计算机控制系统的相关基本概念；计算机控 制系统的组成，分类，工作方式，发展及应 用。1.2100第2章 计算机控制系统基 础信号采样的基础知识和基本理论;Z变换的数 学计算方法；连续状态方程的离散化计算； 计算机控制系统性能分析。1.2、1.3400第3章 计算机控制系统的 硬件技术计算机控制系统的硬件结构；输入输出通道 的接口技术。2.1、4.4200第4章计算机数学程序控 制技术数学程序控制的基本概念和基本方法；逐点 比较法直线插补；逐点比较法圆弧插补；步 进电机的工作原理及驱动控制原理。2.1、3.3500第5章 计算机控制系统设 计方法计算机控制系统离散化设计方法；数字PID 控制及其改进算法；PID参数的整定；最少拍 无差（包括有纹波和无纹波）系统的设计。2.1、3.3、4.4700第6早计算机控制系统的 设计与实现计算机控制系统的设计原则与步骤；计算机 控制系统设计实例。1.3200第7章计算机网络控制系 统分布式控制系统的原理；现场总线控制系统 和工业以太网控制系统。1.3100随堂测试随堂出题，开卷考试200合计2400五、考核方式及成绩评定标准1、课程考核方式：考核方式包括期末随堂测试和平时及作业情况考查。期末随堂测试采用开卷测试。2、课程成绩评定标准课程成绩=平时考核成绩x40%+随堂测试成绩x60%。成绩的具体构成如下:考核形式分值考核细则课堂考勤及课堂20根据出勤率、课堂问题回答情况、课堂讨论参与情况进行打平时成绩表现分，最后按满分20分成绩计入课程总成绩。40%作业20根据作业完成情况、作业书写情况、作业正确率、作业完成 次数进行打分，最后按满分20分成绩计入课程总成绩。随堂测试随堂测试卷面成60测试试卷题包括计算题、简答题和应用题等，以卷面成绩的60%绩60%计入课程总成绩。课堂考勤及课堂表现得分标准如下:课堂考勤及课堂表现得分出勤率90%以上；课堂点名回答问题基本概念清晰，解决问题的方案正确、合理，能提 出不同的解决问题方案，积极参与课堂交流，能组织同组学生进行讨论学习，能带动与 激励同组伙伴的求知欲。18-20 分出勤率80%以上；课堂点名回答问题基本清晰，能提出解决问题的正确方案，积极参与 课堂交流，能组织同组学生进行讨论学习。15-17 分出勤率60%以上；课堂点名回答问题基本清晰，能提出解决问题的合理方案，能参与课 堂交流，能参与同组学生进行讨论学习。12-14 分出勤率60%以下；不能够提出解决问题的基本方案，参与课堂父流少。1-11 分基本不来上课。0分作业得分标准如下:作业得分作业严格按要求并及时完成；书写清晰、逻辑性强，正确率95%以上，没有抄袭情况。18-20 分作业按要求并及时完成；书写清晰，正确率80%至95%。15-17 分不能按照作业要求，未及时完成次数少于三次，但改正及时，态度端正。12-14 分7-11 分7-11 分不能按照作业要求，未及时完成，未及时完成次数大于三次，老师指出后改正态度端正并补充完成。抄袭作业或不能按照作业要求，未及时完成，老师指出仍不改正次数达三次以上。0-6分六、参考书目：1、计算机控制技术，施保华，华中科技大学出版社，2006年2、计算机控制技术，于海生，机械工业出版社，2011年3、计算机控制技术，高金源，高等教育出版社，2008年计算机控制I课程简介课程中文名称：计算机控制I课程英文名称：Computer Controlled System I课程编号：C1134学分：1.5学时：24先修课程：C语言程序设计、传感器与检测技术、自动控制理论等适用专业：电气工程及其自动化内容提要：计算机控制I是电气工程及自动化专业的一门专业拓展课。主要介绍计算机 控制系统数学模型和系统性能分析方法，系统硬件组成和信号输入输出通道的基本功能设 计，运用逐点比较法直线插补和圆弧插补进行数字程序控制算法设计，运用数字PID及其 改进算法进行常规控制器控制算法设计，最小拍有纹波和无纹波控制器的设计方法，计算机 控制系统的网络通信技术和抗干扰技术等。考核方式：考查使用教材：计算机控制技术廖道争，施保华，机械工业出版社，2016年参考书目：1、计算机控制技术，施保华，华中科技大学出版社，2006年2、计算机控制技术，于海生，机械工业出版社，2011年3、计算机控制技术，高金源，高等教育出版社，2008年