1323S04022-计算机控制原理实验-2023版人才培养方案课程教学大纲.docxVIP

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ADDINCNKISM.UserStyle《计算机控制原理实验》课程教学大纲

（实验课程）

一、课程基本信息

课程号

1323S04022

开课单位

电子信息工程学院

课程名称

（中文）计算机控制原理实验

（英文）ExperimentforComputerControlPrinciples

课程性质

选修

考核类型

考查

课程学分

0.5

课程学时

17

课程类别

专业发展课程（专业拓展课）

适用专业（类）

自动化专业

二、课程描述及目标

（一）课程简介

《计算机控制原理实验》是本专业的一门专业拓展课程，本课程通过仿真实验使学生掌握典型计算机控制系统的设计方法与实现过程，培养学生理论联系实际的问题分析与解决能力，加深对计算机控制原理的基本概念、理论及控制系统分析方法的理解。本课程主要包括离散控制系统建模与仿真、数字PID控制器设计及其参数整定、最小拍控制系统设计和纯滞后系统数字控制算法设计等实验项目。

（二）教学目标

课程目标1：通过本课程，学生将掌握计算机控制系统的设计方法和实现过程，通过对计算机控制系统的仿真调试，加深对计算机控制系统基础理论和方法的理解，提高分析问题和解决问题的能力。

课程目标2：通过本课程，学生将深刻理解计算机控制系统的实现过程，增强学生的工程意识，培养创新精神，提高解决工程实际问题的能力。

课程目标3：通过本课程，学生将认识到控制系统的设计及实现过程，掌握基本控制设计方法，理解不同控制算法的局限性，正确认识其对客观世界的影响。

三、课程目标对毕业要求的支撑关系

毕业要求指标点

课程目标

1-3能将相关知识和数学模型方法用于推演、分析自动化专业相关工程问题，并能够用于工程问题解决方案的比较与综合

课程目标1

4-2能够根据对象特征，选择研究路线，设计实验方案，并能够根据实验方案构建实验系统，安全地开展实验，正确地采集实验数据，能对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论

课程目标2

课程目标3

四、教学方式与方法

采取教师讲解、学生实践的教学方法；同时辅以对课前预习情况提问等环节积极引导学生，将课上抽象的理论知识与实际系统相结合，深化理论知识的理解，提高实验效果。学生在实验中出现疑难问题，不是简单包办而是注重思路引导、强调分析问题和解决问题的方法，从根本上提高学生排除问题的能力。为督促学生认真对待每个实验，对学生每次实验的预习情况、实验操作以及实验报告均做详细记录综合后构成平时成绩，作为衡量学生是否达到实验教学目的的主要标准。

五、教学重点与难点

（一）教学重点

本课程教学重点主要有离散控制系统的建模与稳定性分析、数字PID控制器设计及其参数整定、最小拍有纹波和无纹波控制器设计、Smith预估算法和大林算法的设计与实现。

（二）教学难点

本课程教学难点主要包括数字PID控制器参数整定、复杂对象的最少拍控制器设计、Smith预估控制算法的设计与实现。

六、实验内容、基本要求与学时分配

序号

实验项目名称

实验内容与要求

学时

类型

对应课程目标

1

基于Matlab的控制系统模型

实验内容：学习Matlab软件使用及编程方法，利用Matlab进行各类数学变换运算，使用Matlab建立控制系统数学模型。

实验要求：熟悉Matlab的操作及程序的编写，能够利用Matlab进行各类数学变换，掌握控制系统模型的建立与转化。

3

验证性

课程目标1

2

基于Matlab的离散控制系统仿真

实验内容：利用Matlab命令对离散控制系统进行仿真，利用Simulink工具箱进行系统仿真。

实验要求：熟悉和掌握系统离散化基本原理及方法，并利用Matlab进行系统仿真。

3

验证性

课程目标1

3

数字PID控制器设计及其参数整定

实验内容：采用基本的PI和PID控制器，构成计算机闭环系统，并对控制器参数进行整定，使之获得满意的动态性能；采用改进的PID算法，并整定控制器的参数

实验要求：掌握基本的数字PID控制器设计，熟悉改进的PID控制算法原理，掌握具有数字PID控制器控制系统的实验和控制器参数的整定方法。

3

设计性

课程目标2

4

基于Matlab的最小拍控制系统设计

实验内容：设计并实现具有一个积分环节的二阶系统的最小拍控制和最小拍无纹波控制。

实验要求：掌握最小拍控制器和最小拍无纹波控制器的原理和设计方法，并能正确的分析仿真结果。

4

设计性

课程目标2

5

纯滞后系统数字控制算法设计

实验内容：利用Smith预估算法和大林算法设计纯滞后系统的数字控制器并进行系统仿真。

实验要求：认识和理解纯滞后数字控制器设计方法的原理，掌握Smith预估算法和大林算法的设计、实现和调试方法及技术。

4

设计性

课程目标2

合计

17

七、学业评价和课程考核

（一）考