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《计算机控制系统》课程教学大纲
课程名称（中英文）：计算机控制系统 Computer Control System 总学时/周学时/学分：48/3/3 先修课程：自动控制原理、单片机及接口技术、数字电子技术、PLC原理及应用、MATLAB与应用等 授课时间：二（9-11）/1-16周 课程类别（必修/选修）： 选修 其中实验（实训、讨论等）学时：16 授课地点：6E-304 授课对象：2014自动化1、2班，2014 电子1、2班 开课学院： 电子工程与智能化学院 任课教师姓名/职称： 赵洋/副教授 联系电话：13686107926 Email:zhaoy@dgut.edu.cn 答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课前、课间和课后，采用一对一的问答方式；2.每次讨论及习题课，采用集中讲解方式；3.其余上班时间，9A-414个别答疑。 使用教材：《计算机控制系统》康波编著，电子工业出版社，2015，第2版。 教学参考资料：1.《计算机控制系统》刘建昌等，科学出版社 2.《计算机控制系统》高金源、夏洁编著，清华大学出版社 3.《离散时间控制系统》Katsuhiko Ogata，机械工业出版社 课程考核方式：开卷（ ） 闭卷（ √ ） 课程论文（ ） 其它（ ） 课程简介: 计算机控制系统是电气工程及其自动化、自动化和电子相关专业本科生的专业骨干课程之一，主要介绍计算机控制系统的基本控制技术、硬件和软件构成、设计方法，以及工程实现及应用方面的相关问题，是一门理论与应用紧密结合的课程。课程目的是培养学生应用计算机技术实现控制系统的理论与方法。通过本课程的学习，可以了解计算机控制理论的基本概念和思想，能比较熟练地进行一般应用问题的设计，熟悉采用软件工具进行仿真和控制程序设计技术。 课程教学目标 1、知识与技能目标：通过本课程的学习，使学课程支撑学生核心能力达成（可多选，）： ■C1．能够将数学和物理等自然科学、工程基生掌握计算机控制系统的时域分析、复频域分析、础知识、自动化及相关领域专业知识用于解决复杂工程问题。 频域分析、离散信号的Z域分析等内容的分析方法；■C2．能够设计针对自动化领域有关的复杂工理解其基本概念和基本原理；了解各种分析方法的程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、特点和适用范围；具有较广阔的系统分析和综合思单元或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化路以及较熟练的求解技能和运算熟练度。 2、过程与方法目标：在学习计算机控制系统的以及环境等因素。 ■C3．能够基于科学原理并采用科学方法，对分析和综合等内容的过程中，使学生的思维和分析自动化领域有关的复杂工程问题进行研究，包方法得到一定的训练，并在此基础上进行归纳和总括设计实验、分析与解释数据，并通过信息综结，逐步形成科学的学习观和方法论。 合得到合理有效的结论； 3、情感、态度与价值观发展目标：通过本课程□C4．能够针对自动化领域有关的复杂工程问的学习，培养作为一个自动化工程技术人员必须具题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，对复杂工程问题备的坚持不懈的学习精神，严谨治学的科学态度和进行分析、预测与模拟； 健康向上的价值观，为未来的学习、工作和生活奠□C5．项目管理、有效沟通协调、团队合作及定良好的基础。 创新能力； □C6．能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任； ■C7．认识科技发展现状与趋势，培养持续学习的习惯与能力，适应专业或职业发展趋势； □C8．理解职业道德、专业伦理与认知社会责任的能力。 理论教学进程 周次 1 1-2 2-3 5-6 7-8 9-10 11 教学主题 计算机控制绪论 计算机控制系统信号变换 计算机控制系统的数学模型 计算机控制系统经典分析方法 计算机控制系统的经典设计方法 计算机控制系统的离散域设计方法 基于网络的计算机控制系统 计算机控制系统设计与实现技术 计算机控制系统应用 教学时长 2 2 4 6 6 4 2 教学的重点、难点及要求 理解并掌握自动控制系统的基本概念，计算机控制系统的结构、分类 理解并掌握控制系统中信号分类、信号的采样过程、信号的恢复与重构。 理解并掌握Z变换与脉冲传递函数、离散控制系统的数学模型。 理解掌握稳定性分析、稳态误差分析、动态特性分析。 理解并掌握数字PID控制的原理与参数整定方法、Smith预估控制器设计。 理解并掌握最少拍控制系统设计、大林算法设计，理解Z平面根轨迹设计。 理解集散控制系统、现场总线控制系统。 理解硬件组成及输入输出接口、系统测11-12 4 试信号的处理、计算机控制系统的实时软件设计、控制算法的编排实现、计算机控制系统的抗干扰及可靠性技术。 13 2 理解电阻炉温度控制系统、伺服控制基础。 实践教学进程 周次 实验项目名称 实验1：基于Matlab4 的连续系统数学模型求解（选做） 实验2：基于Matlab5 的离散系统数学模型求解（选做） 8 实验3：数字PID控制器设计与仿真（选2 2 2 学时 重点与难点 各种常用的连续系统数学模型形式；Matlab环境下的求解；M文件编写 各种常用的离散系统数学模型形式；Matlab环境下的求解；M文件编写 数字PID控制器的原理与设计方法 A验证 D实验 C1、C2 A验证 D实验 C1、C2 A验证 D实验 C1、C2 实验项目类型 教学方式 核心能力支撑 课堂教学 C1、C2 课堂教学 C1、C2、C3 教学方式 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 核心能力支撑 C1、C7 C1、C3 C1、C3 C1、C2、C3 C2、C3 C2、C3 C1、C3、C7 合计： 32 做） 实验4：最少拍随动10 系统设计与仿真（选做） 实验5：传感器与执13 行器操作与使用（必做） 14 15 实验6：水箱特性测试实验（必做） 实验7：水箱液位控制实验（必做） 实验8：水箱液位-16 流量串级控制实验 （必做） 2 2 2 2 2 最少拍控制器的原理与设计方法 常用传感器与执行器的工作原理与操作方法 水箱控制对象的特性表现与分析 采用PID控制方法实现水箱液位控制 串级控制系统的特点和串级控制系统的设计方法 合计： 16 考核内容 试验（闭卷） 评价标准 1. 评价标准：参考解答。 2. 要求：理解掌握所有的必做和选做试验。 1. 评价标准：试卷参考解答。 期中测试（闭卷） 2. 要求：能灵活运用所学知识和方法进行求解，独立、按时完成题目的解答。 1. 评价标准：试卷参考解答。 期末考试（闭卷） 2. 要求：能灵活运用所学知识和方法进行求解，独立、按时完成考试。 70% 20% 权重 10% B综合 D实验 C2、C3 A验证 D实验 C2、C3 A验证 D实验 C2、C3 A验证 D实验 C2、C3 A验证 D实验 C1、C2 成绩评定方法及标准 系（专业）课程委员会审查意见： 我系（专业）课程委员会已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。 系（专业）课程委员会主任签名： 日期： 年 月 日
注：1、课程教学目标：请精炼概括3-5条目标，本课程教学目标须与授课对象的专业培养目标有一定的
对应关系。
2、学生核心能力（c1,c2...）：请从授课对象专业人才培养方案的“毕业要求”中复制。 3、教学方式（可多选）：A课堂教学、B户外教学、C分组讨论、D实验/实习。 4、实验项目类型：A验证、B综合/设计。
5、若课程无理论教学环节或无实践教学环节，可将相应的教学进度表删掉。