《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》教學(xué)大綱

40334371《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》英文課名：ComputerControlSystem學(xué)

時(shí)：48學(xué)時(shí)（8學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）學(xué)

分：3學(xué)分先修課程：《自動(dòng)控制原理》、《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用》、《微型機(jī)接口技術(shù)》等課程適用專(zhuān)業(yè)：自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科生一、總

論(一)課程性質(zhì)本課程是自動(dòng)化類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的“主干專(zhuān)業(yè)課程”，屬工程技術(shù)類(lèi)課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，能夠具備獨(dú)立設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的能力，使得計(jì)算機(jī)控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運(yùn)輸以及國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度。(二)開(kāi)課目的與任務(wù)工業(yè)控制是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)控制正是為了適應(yīng)這一領(lǐng)域的需要而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)。它主要研究如何將計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，并設(shè)計(jì)出所需要的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。開(kāi)設(shè)本課程的目的在于使學(xué)生了解和掌握以微型機(jī)為核心組成的控制系統(tǒng)的硬件、軟件基礎(chǔ)知識(shí)和基本應(yīng)用技術(shù)。(三)課程教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)、手段、方法等有關(guān)說(shuō)明本課程的教學(xué)由兩大部分組成：(一)理論教學(xué)內(nèi)容；(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。理論教學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容是數(shù)字PID控制算法和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。其中幾種發(fā)展的PID算法和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)是本課程的難點(diǎn)。本課程在教學(xué)中充分利用實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手操作能力，以便做到感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)的統(tǒng)一。二、課程內(nèi)容及其學(xué)時(shí)分配、教學(xué)要求第一章緒論（4學(xué)時(shí)）1．計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概念、組成。（2學(xué)時(shí)）2．計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類(lèi)以及發(fā)展。（2學(xué)時(shí)）重點(diǎn)講授計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和分類(lèi)。第二章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法（4學(xué)時(shí)）1．計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計(jì)方法（2學(xué)時(shí)）2．計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)直接數(shù)字化設(shè)計(jì)及舉例（2學(xué)時(shí)）重點(diǎn)講授幾種常用的連續(xù)控制器離散化方法。第三章數(shù)字PID控制算法（6學(xué)時(shí)）1．模擬PID控制算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)。（2學(xué)時(shí)）2．幾種發(fā)展的數(shù)字PID控制算法。（2學(xué)時(shí)）3．?dāng)?shù)字PID控制器參數(shù)的整定方法。（2學(xué)時(shí)）重點(diǎn)講解數(shù)字PID控制算法的基本表達(dá)式，幾種發(fā)展的數(shù)字PID控制算法及數(shù)字PID控制器參數(shù)的整定方法。使學(xué)生能夠針對(duì)給出的控制對(duì)象數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)出符合性能指標(biāo)要求的數(shù)字PID控制器，并且對(duì)其能夠進(jìn)行仿真研究。第四章最小拍控制與純滯后補(bǔ)償（4學(xué)時(shí)）1．最小拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（2學(xué)時(shí)）2．Smith純滯后補(bǔ)償與Dahlin控制算法。（2學(xué)時(shí)）重點(diǎn)講解基本最小拍控制器的設(shè)計(jì)方法和純滯后補(bǔ)償控制技術(shù)。使學(xué)生針對(duì)給出的控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，能夠設(shè)計(jì)出符合性能指標(biāo)要求的數(shù)字控制器，并且對(duì)其進(jìn)行仿真研究。第五章模糊控制（選學(xué)）1．模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟。2．模糊控制器的設(shè)計(jì)舉例。第六章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）1．?dāng)?shù)字量輸入、輸出通道的設(shè)計(jì)。（2學(xué)時(shí)）2．模擬量輸入通道的設(shè)計(jì)。（2學(xué)時(shí)）3．模擬量輸出通道的設(shè)計(jì)。（2學(xué)時(shí)）著重講解模擬量輸入、輸出通道的設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生掌握過(guò)程通道的結(jié)構(gòu)形式，能夠根據(jù)控制要求選擇輸入輸出通道中所用到的各種器件，繪制出系統(tǒng)的硬件電路原理圖。第七章總線(xiàn)技術(shù)（2學(xué)時(shí)）1．RS-232C/485總線(xiàn)和SPI總線(xiàn)簡(jiǎn)介。2．現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)簡(jiǎn)介。重點(diǎn)介紹幾種常用的串行通訊總線(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)。第八章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）1．計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。（2學(xué)時(shí)）2．?dāng)?shù)字濾波方法。（2學(xué)時(shí)）簡(jiǎn)單介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。使學(xué)生了解應(yīng)用程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟，能夠編寫(xiě)簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序，重點(diǎn)介紹標(biāo)度變換的方法和數(shù)字濾波處理方法。第九章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)（6學(xué)時(shí)）1．工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾及其對(duì)系統(tǒng)的影響（2學(xué)時(shí)）2．過(guò)程通道的抗干擾技術(shù)（2學(xué)時(shí)）3．接地技術(shù)與抗干擾電源的設(shè)計(jì)。（2學(xué)時(shí)）重點(diǎn)講解控制系統(tǒng)中干擾的影響及過(guò)程通道的抗干擾技術(shù)。第十章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則、步驟及設(shè)計(jì)舉例（4學(xué)時(shí)）1．計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)步驟（2學(xué)時(shí)）2．計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)舉例。（2學(xué)時(shí)）結(jié)合實(shí)例介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟，使學(xué)生能夠獨(dú)立進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。三、習(xí)題和習(xí)題課1．習(xí)題：以課后作業(yè)的形式出現(xiàn)，主要取自教材各章后面的習(xí)題。2．習(xí)題課：以獨(dú)立作業(yè)方式出現(xiàn)。四、實(shí)驗(yàn)1．D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）2．?dāng)?shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）3．?dāng)?shù)字濾波實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）4．大林算法實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）五、課程設(shè)計(jì)學(xué)完理論課程，開(kāi)設(shè)兩周綜合實(shí)驗(yàn)六、教材及主要參考書(shū)1．《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》，張德江主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2007年。2．《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》，高金源，夏潔編著，清華大學(xué)出版社，2007年1月第1版。3．《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)——理論、技術(shù)與應(yīng)用》，楊樹(shù)興，李擎，蘇中，侯會(huì)文等編著，機(jī)械工業(yè)出版社，2006年3月第1版。4．《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)用教程》，潘新民，王燕芳編著，電子工業(yè)