《物联网控制基础》课程教学大纲.docx

《《物联网控制基础》课程教学大纲.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《物联网控制基础》课程教学大纲.docx（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、物联网控制基础教学大纲一、课程基本信息课程名称物联网控制基础Internet of Things Control Foundation课程编码CST421921030开课院部计算机科学与技术学院课程团队硬件技术基础课程教学团队学分3.0课内学时56讲授32实验24上机0实践0课外学时56适用专业物联网工程授课语言中文先修课程线性代数、高等数学（27）、信号分析与处理课程简介 （限选）物联网控制基础课程是面向物联网专业开设的专业选修课。通过本课程的学习，增强学生对物联网系统分析，建模，设计和验证过程 的理解，学习基本的思维方法和研究方法。能将相关知识用于物联网控制系统的形式化表述、建模并求解。能

2、够正确地采集、传输和处理 数据，安全地开展实验，分析物联网控制系统的特性，逐步培养学生解决物联网控制系统这一复杂工程问题的能力。将技术发展和应用与 社会需求相结合，要求学生端正学习态度，具备正确的人生观价值观，为社会发展做贡献。通过本课程学习，学生应掌握如下几个方面内 容：物联网控制系统的基本组成，概念、基本原理；运用拉普拉斯变换，z变换等工程数学知识对微分方程和差分方程进行求解，对物联 网控制系统进行建模和分析，对系统的稳定性进行分析和判定；掌握PID控制的基本原理，基于物联网控制系统设计PID控制器，并能够 使用matlab软件进行仿真和验证；掌握PLC控制的基本原理，PLC控制系统的硬件

3、结构，能够使用梯形图语言进行编程实现逻辑控制，基 于组态软件实现监控。Internet of Things Control Foundation is a professional elective course for Internet of Things majors. Through the study of this course, students can enhance their understanding of the process of system analysis, modeling, design and verification of the internet of

4、 things, and learn basic thinking methods and research methods. Relevant knowledge can be used for formal expression, modeling and solution of Internet of Things control system. Can correctly collect, transmit and process data, safely carry out experiments, analyze the characteristics of the Interne

5、t of Things control system, and gradually cultivate students* ability to solve the complex engineering problem of the Internet of Things control system. The combination of technology development and application with social needs requires students to correct their learning attitude, have correct outl

6、ook on life and values, and contribute to social development. Through the study of this course, students should master the following aspects: the basic composition, concept and basic principle of the Internet of Things control system; Using Laplace transform, Z transform and other engineering mathem

7、atics knowledge solve differential equations and difference equations, model and analyze the Internet of Things control system, analyzeand judge the stability of the system; Master the basic principle of PID control, the PID controller is designed based on the Internet of Things control system, and

8、can be simulated and verified by matlab software. Master the basic principle of PLC control, the hardware structure of PLC control system, it can use ladder diagram language to program and realize logic control, and realize monitoring based on configuration software.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要求指

9、标点任务自选1Ml目标1 ：掌握物联网控制系统的组成结构，基本概念以及控制技术相关的基础知识和基本原理，了解 我国在物联网技术方面的进步与成就，能够设计物联网控制系统，运用工程数学知识，对物联网控 制系统进行描述，建模和分析。是1.11. 12M2目标2 ：掌握计算机控制系统的数学描述方法，分析系统的稳定性，运用PID控制算法，为控制系统 设计控制器，并进行仿真验证。是2.22.23M3目标3 ：掌握PLC控制的基本原理，PLC控制系统的硬件结构，基于PLC控制系统采集和传输数据， 使用梯形图语言进行编程实现逻辑控制，基于组态软件实现监控。是4.24.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难

10、点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外 学时课外环节1第1章第1章物联网控 制基础概述本章重点难点：物联网控制系统的基本概念，计算机控制系统 的硬件组成，控制系统的分类，典型案例分析。/ /21. 11. 1物联网控制技 术的一般概念物联网控制技术的基本概念，物联网控制系统结构，网络控制 系统的概念，自动控制发展的三个时期，自动控制基本概念Ml1讲授4自学资料31.21.2自动控制系统 的分类开环控制系统，反馈控制系统，线性系统，非线性系统，确定 性系统，不确定性系统，连续系统，离散系统，时滞系统等。 操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散 控制系统、现场总线控制系统等，自动控

11、制系统设计的基本原 则。Ml1.5讲授4自学资料41.31.3物联网控制系 统案例分析物联网控制的新成就，新知识，新技术，国内物联网发展的优 势与典型案例分析。Ml0.5讲授4自学资料5第2章第2章控制系统的 频域分析本章重点难点：拉普拉斯变换，RC无源滤波器及其原理/62. 12.1系统的数学模 型一微分方程的建 立建立系统微分方程的一般规律，建立微分方程的步骤和方法。Ml0.5讲授1自学资料72.22.2被控对象的类 型及一般性分析有自衡非震荡过程的响应，无自衡非震荡过程的响应，有自衡 震荡过程的响应，具有反响特性的过程响应。控制系统的典型 外作用函数，控制通道的放大系数，扰动通道的放大系

12、数，时 间常数，时滞系统。Ml1讲授1撰自学资 料82.32. 3拉普拉斯变换 定义及特性拉普拉斯变换的定义，典型时间函数的拉氏变换，拉普拉斯变 换解线性常系数微分方程。Ml2讲授4自学资料92.42. 4 RC无源滤波 器及其原理低通滤波，高通滤波，带通滤波，平均值滤波，中值滤波，惯 性滤波，程序判断滤波，软测量技术等。Ml1讲授1自学资料10第3章第3章计算机控 制系统的数学描述本章重点难点：z变换理论，Z变换求解差分方程，连续控制器 的离散化方法，数字滤波，最小二乘法。Ml/113. 13.1模/数变换与 数/模变换采样，量化与编码，A/D, D/AMl1讲授1自学资料123.23.2采

13、样过程的数 学描述及特性分析采样开关的数学描述，采样信号的时域描述、频域描述，采样 定理Ml1讲授1自学资料133.33.3信号的恢复、 重构与量化信号的理想恢复，信号的非理想重构Ml2讲授2自学资料143.43.4 Z变换Z变换基本原理，Z变换的性质，Z变换的方法M23讲授3自学资料153.53. 5差分方程与Z 传递函数差分方程，差分方程的求解，z传递函数M22讲授2自学资料163.63.6状态空间描述状态，状态向量，状态空间，离散状态空间描述，状态空间模Ml, M21讲授4自学资料型173.73. 7连续控制器的 离散化方法连续状态方程的离散化，计算机控制系统的闭环状态方程，连 续控制器

14、的离散化方法Ml, M22讲授2自学资料183.83. 8数字控制器设计的基本原理等效控制器的数学描述，数字控制器的设计步骤M21讲授1自学资料193.93.9最小二乘法最小二乘法的基本原理，最小二乘法的缺陷，改进的最小二乘 法M21讲授2自学资料20第4章第4章PID控制本章重点难点：PID控制算法及其作用，数字PID控制算法的 改进，PID控制器的参数整定。/214. 14. 1 PID控制算 法及其作用PID控制基本原理，PID参数对控制系统性能的影响M21讲授1自学资料224.24.2标准数字PID控制算法模拟PH)调节规律的离散化，增量PID与位置式PIDM21讲授1自学资料234.

15、34.3数字PID控制算法的改进积分项改进，微分项改进M22讲授2自学资料244.44.4 P1D控制器 的参数整定参数整定的基本概念，参数整定的方法M2, M30.5讲授2自学资料25第5章第5章控制系统的 稳定性分析本章重点难点：稳定性的判定与分析/265. 15.1计算机控制系 统的稳定性分析稳定性的定义，离散系统稳定性与连续系统稳定性Ml, M21讲授1自学资料275.25. 2计算机控制系 统的稳定性判据直接求特征方程的根来判别稳定性，修正的Routh稳定性判 据，采样周期与升坏增益对稳定性的影响Ml, M21讲授1自学资料285.35. 3计算机控制系 统的稳态误差分析计算机控制系

16、统稳态误差的定义，稳态误差计算方法M2, M31讲授1自学资料29第6章第6章可编程序 控制器(PLC)本章重点难点：可编程控制器组成和工作原理，可编程控制器的 编程方式/306. 16.1可编程序控制 器(PLC)概述可编程序控制器发展历史、现状及发展趋势，可编程序控制的 硬件组成和工作原理。M31讲授4自学资料316.26. 2可编程序控制 器的编程方式梯形图的主要特点，可编程控制器基本指令及编程方法Ml, M32讲授6自学资料32实验1天塔之光PLC实验熟悉PLC梯形图编程模块M34实验/33实验2智能交通灯实验综合运用PLC系统的各类模块，设计和实现逻辑控制Ml, M34实验/34实验

17、3PLC组态监控实验综合运用PLC各类模块及组态软件构建监控系统Ml, M34实验/35实验4PID模拟仿真控制 实验基于matlab软件，设计PID控制算法，进行仿真模拟和验证Ml, M24讲授/36实验5物联网控制综合实 验基于PLC或是单片机开发板搭建温度控制系统，采用PTD控制 算法进行控制。38讲授/四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1实验共计完成五个实验，实验一、实验二、实验三、实验四共计占实验总成绩的50%,实验五占总成绩的50鼠 依据实验完成情况给分，每个实验以百分制计算。40%2期末考试1 .闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2 .主要考核学生对物联网控制

18、系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要 有判断题、简答题、问答题等。60%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml实验40%A-较为顺利的完成实验内容，并具有一定的创新性思维，回答问题正确；B-完成实验内容，回答问题正确；c-基本完成实验内容，回答问题基本正确；D-没有完成实验内容。2Ml期末考试60%（详见考试评分标准）3M2实验40%A-较为顺利的完成实验内容，通过对控制系统性能分析和验证给出有效结论，回答问题正确；B-完成实验内容，能够结合理论知识，验证系统的稳定性，回答问题正确；c-基本完成实验内容，回答问题基本正确；D-没看元成实

19、验内容。4M2期末考试60%（见试卷评分标准）5M3实验80%A-较为顺利的完成实验内容，并具有一定的创新性思维，回答问题正确；B-完成实验内容，回答问题正确；c-基本完成实验内容，回答问题基本正确；D-没有完成实验内容。6M3期末考试20%（见试卷评分标准）评分等级说明：A, B, C, D, E = 90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-59; A, B, C, D=90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B, C = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B = 80-100, 0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1计算机控制系统，康波，电子工业出版社，2011.2图书1物联网控制基础，彭力，机械工业出版社，2013.七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实验类型上机1天塔之光PLC实验智能控制实验室基础实验楼C61714专业必做验证性否2智能交通灯实验智能控制实验室基础实验楼C61714专业必做综合性否3PLC组态监控实验智能控制实验室基础实验楼C61714专业必做综合性否4PID模拟仿真控制实验智能控制实验室基础实验楼C61714专业必做综合性否5物联网控制综合实验智能控制实验室基础实验楼C61738专业必做综合性否