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文本内容:
计算机控制技术一课程教学大纲课程英文名称ComputerControIIedSystemI课程编号C1134开课学期6学时数24学分
1.5适用专业电气工程及其自动化课程类型专业拓展课先修课程微机原理、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业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、支撑的毕业要求评价方式根据平时课堂表现、作业情况、大型作业报告步骤及仿真结果,试卷成绩综合评定个人成绩教学目标理解计算机控制系统的基本概念;掌握计算机控制系统分析和设计的基本理论、方法;掌握信号采样、保持的有关知识;掌握计算机控制系统的程序实现方法;掌握数字PID控制器设计方法;掌握最小拍控制的设计方法以及纯滞后控制系统的设计方法了解计算机控制系统的抗干扰技术,了解计算机控制技术的发展现状和发展趋势达成途径课堂讲解;平时作业;专题讨论评价依据平时作业;课程实验报告;期末考试试题评价方式评估平时作业的正确性与完整性,给出成绩;评估课程实验报告的正确性与完整性,给出成绩;评价期末考试的得分率教学目标掌握计算机控制系统的组成、原理、接口技术、控制算法、抗干扰技术、设计方法和步骤;通过一些简单的计算机控制系统如液位控制、电机控制的设计,通过查阅文献,选择控制方案设计控制算法,进行控制系统性能分析,仿真论证;选择传感器、控制主机等硬件设备,编写控制程序,对系统进行仿真控制运行;掌握计算机控制系统的仿真和分析方法;掌握对计算机控制技术以及自动化相关知识的应用有较深刻了解达成途径课堂讲解;控制系统设计报告评价依据仿真结果或实验结果;专题讨论与报告评价方式评估仿真结果的合理性,实验控制运行结果的正确性给出成绩;结合设计报告,平时课堂表现,给出个人成绩
四、教学内容和学时安排共24学时一计算机控制概论2学时
1.1计算机控制系统的组成;L2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反变换性质和定理离散控制系统的分析差分方程、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;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1分散型控制系统的结构及特点;
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
1.硬件抗干扰技术;
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五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六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%o
七、教学参考书.教材施保华.计算机控制技术.武汉华中科技大学出版社
2006.参考书于海生编,《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.AstromB.Wittenmark《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课程对毕业要求的支撑课程教学目标、达成途径和评价依据等毕业要求2具有从事电气工程工作所需的相关数学、自然科学以及经济和管理知识教学目标针对一些常用被控对象,能够建立被控对象数学模型并进行系统性能分析,合理选择控制性能指标和计算机控制方案、并进行方案对比和选择;设计可行的计算机控制律,并进行稳定性、稳定精度及动态性能分析;对控制系统进行仿真控制,依据指定的性能指标进行控制器参数调整,评估系统控制性能对计算机控制系统设计方法有较深刻的了解达成途径课堂讲解;课后作业;课后讨论评价依据平时课堂表现,作业评定,大型作业报告结果,试卷成绩等。