《计算机控制技术》教学大纲.docx

第 PAGE 1 页/共 NUMPAGES \* Arabic 9 页 《计算机控制技术》教学大纲 课程编号英文名称：The Technology of Computer Control 学 分：2 学 时：40（其中理论24学时，实验16学时） 课程类别：专业必修课程 授课对象：自动化专业学生 教学单位：机械与电气工程学院 修读学期：第5学期 一、课程性质、任务和目标 计算机控制技术是电气类、自动化类专业在数字系统技术方面的技术基础课，它具有自身的体系，是实践性很强的课程。它是自动化专业必须学习和掌握的一门数字系统技术课程，对后续课程的学习、自动化领域的项目设计与开发至关重要。本课程是为自动化类专业的三年级学生开设的专业必修课。 本课程主要学习计算机控制系统分析、设计方法，并能运用相关理论和方法来解决工业实践和科学研究中遇到的实际问题。目的是强化自动控制系统既得知识，深化教学内容，使学生掌握复杂离散控制系统的设计思想和设计方法，能解决各种实际计算机控制系统设计问题，以提高学生的动手能力、分析与解决问题的能力。 本课程重点支持以下毕业要求指标点： 1.4 掌握计算机基础知识和专业知识，能针对工程问题进行软硬件分析与设计。 1.5 掌握自动控制系统的知识。能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于控制系统方案设计、改进、建模和算法设计等复杂工程问题。 2.3 能认识并判断实际工程问题有多种解决方案，能分析文献寻求可替代的解决方案。 3.2 在安全、环境、法律等现实约束条件下，能够进行自动化系统的方案设计、设备选型和系统集成，能优选方案，体现创新意识。 毕业要求与教学目标之间的对应关系见表1-1。 表1-1 毕业要求与教学目标的对应关系（H—高，M—中，L—低） 序号 毕业要求 对应关系 教学目标 1 掌握计算机基础知识和专业知识，能针对工程问题进行软硬件分析与设计 L 掌握MATLAB工具的使用方法以及C语言编程方法，能在工程实际系统的设计、硬件和软件设计中正确应用。 2 掌握自动控制系统的知识。能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于控制系统方案设计、改进、建模和算法设计等复杂工程问题 L 使学生掌握常用计算机控制系统的Z变换分析方法、离散控制技术及其稳定性、稳态性能、动态性能，用于控制系统方案设计、改进、建模和算法设计等复杂工程问题。 3 能认识并判断实际工程问题有多种解决方案，能分析文献寻求可替代的解决方案 H 通过直接数值控制、连续域离散化设计和直接离散化设计的对比，使学生理解和认识实际工程问题的多种解决方案； 通过介绍典型的前沿控制策略，使学生能够借助文献寻找替代的优化方案。 4 在安全、环境、法律等现实约束条件下，能够进行自动化系统的方案设计、设备选型和系统集成，能优选方案，体现创新意识 L 通过介绍计算机控制系统硬件架构、输入输出通道、扩展设备等，以及系统的可靠性技术、抗干扰技术、程序控制技术和纹波控制技术的介绍，使得学生能够进行自动化系统的方案设计、设备选型和系统集成，能优选方案，体现创新意识 二、教学内容、基本要求及学时分配 1. 概论（2学时） （1）计算机控制系统的基本工作原理和基本概念 （2）计算机控制系统的一般组成和分类 （3）计算机控制系统的发展历史和现状 （4）计算机控制系统实例 基本要求：掌握计算机控制系统概念、组成、典型应用、发展、理论与设计问题。 难点：计算机控制技术和模拟控制系统的异同理解。 重点支持毕业要求指标点：2.3。 可靠性技术和抗干扰设计（2学时） （1）可靠度、失效率、MTBF、不可靠度的概念和计算 （2）常见干扰源、干扰的分类和耦合途径 （3）常用元器件的失效机理和降额设计、数字集成电路的噪声容限 （4）硬件抗干扰的常用方法 基本要求：可靠度相关概念及计算、失效机理及预防措施。 难点：可靠性逻辑图分析、硬件抗干扰设计计算。 重点支持毕业要求指标点：1.4，3.2。 过程通道技术（4学时） （1）采样过程、采样周期选择及零阶保持器 （2）信号的恢复和重构、多路开关、采样保持器、A/D转换器的实时性分析 （3）常用数字滤波与数据处理方法 基本要求：ADC与DAC、信号的恢复与重构、信号的量化、输入输出通道、信号调理。 重点：输入输出通道。 重点支持毕业要求指标点：1.5，2.3，3.2。 数字程序控制技术（2学时） （1）数字程序控制基础 （2）逐点比较法插补原理 （3）步进电机控制技术 基本要求：数值控制基础、逐点比较法插补原理、步进电机控制技术。 难点：步进电机控制技术。 重点支持毕业要求指标点：1.5，2.3。 线性离散系统的Z变换分析法（6学时） （1）Z变换和Z反变换 （2）用Z变换求解差分方程 （3）Z传递函