《计算机测控技术》课程教学大纲

《计算机测控技术》教学大纲一、课程基本信息课程名称计算机测控技术ComputerMeasurementandControlTechnology课程编码MEE422111020开课院部机电工程学院课程团队安全工程信息化教学团队学分2.0课内学时34讲授28实验0上机6实践0课外学时32适用专业安全工程授课语言中文先修课程电工电子学课程简介（必修）《计算机测控技术》是一门面向安全工程专业的必修课。本课主要包括计算机控制系统的硬件组成、基本数据处理方法、PID控制算法、LabVIEW编程语言等内容。本课程开设的目的旨在培养学生了解计算机控制系统的基本工作原理，掌握计算机控制系统的硬件构成及各部分的作用及工作原理，熟悉计算机控制系统中常用的数据处理方法及基本的PID控制算法，掌握LabVIEW进行简单编程的技巧，整体上培养学生应用计算机进行安全控制的能力。Thiscourseisarequiredcourseforsafetyengineeringstudents.Itintroducesthebasicknowledgeaboutcomputercontrolsystems,includinghardwarecomponents,dataprocessing,PIDalgorithmandprogrammingwithLabVIEW.Throughthiscourse,studentsareexpectedtounderstandhowcomputercontrolsystemsareconstructedandhowtheywork.Basicdigitalsignalprocessingmethodsareinvolvedinthiscourse.PIDalgorithmandaccomplishmentofthisalgorithmareintroduced.Asaprogrammingtooltobuildthesoftwareofcomputercontrolsystems,LabVIEWisintroducedinthiscourse.Thecapabilityofstudentstoconstructsafetycontrolsystemsisexpectedtobeimprovedthroughthiscourse.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：描述计算机控制系统在安全生产领域的作用是1.72M2目标2：说明计算机控制系统的硬件组成及各部分的工作原理是1.73M3目标3：解释计算机控制系统中常用数据处理方法及编程实现是1.74M4目标4：解释控制系统的数学描述及性能分析方法是1.75M5目标5：解释PID控制算法及参数调节方法是1.7,3.46M6目标6：描述常用执行机构的分类及工作原理是1.77M7目标7：运用LabVIEW编制计算机控制系统程序是5.3三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节111概论本章重点：计算机控制系统的基本组成及工作原理M12讲授1自学资料21.11.1计算机控制系统在安全生产中的作用计算机控制系统在安全生产中的作用；与控制相关的基本概念M10.5讲授0/31.21.2计算机控制系统的基本知识计算机控制系统的基本组成；各组成部分的作用；计算机控制系统的工作原理M11讲授1自学资料41.31.3计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类M10.5讲授00522过程通道本章重点：AI及AO通道的组成及各部分作用；DAC及ADC的工作原理；本章难点：DAC及ADC的工作原理M27讲授7作业62.12.1过程通道过程通道的作用；数据卡的常用接口形式。M20.5讲授0.5作业72.22.2采样定理采样定理的内容及解释M20.5讲授0.5作业82.32.3模拟量输入通道模拟量输入通道的组成及各部分的功能；采样保持器的适用场合及工作原理；逐次逼近式模数转换器的转换原理；ADC0809的结构组成及引脚定义；模数转换器性能指标的定义。M23讲授3作业92.42.4模拟量输出通道模拟量输出通道的结构形式；T型电阻网络数模转换器的转换原理；DAC0832的结构组成及引脚定义；数模转换器性能指标的定义。M23讲授3作业1033数据处理本章重点：常用数字滤波方法及标度变换方法；本章难点：Matlab实现数字滤波及标度变换/2讲授2作业113.13.1数字滤波数字滤波的优势；常用数字滤波方法及适用场合；常用数字滤波方法的Matlab实现M32讲授2作业123.23.2标度变换标度变换的定义；线性标度变换的方法及举例；非线性标度变化的方法及举例；标度变换方法的Matlab实现M32讲授2作业1344控制系统的算法设计本章重点：控制系统稳态性能及稳定性的分析；PID算法的描述；积分饱和现象的原因及抑制方法；本章难点：Z变换；闭环脉冲传递函数的概念；改进PID算法的Matlab实现/2讲授2作业144.14.1控制系统的数学描述系统的性能描述；差分方程；Z变换；脉冲传递函数；闭环脉冲传递函数；稳定性的分析；稳态性能的分析M44讲授4作业154.24.2PID控制算法模拟PID控制算法及数字PID控制算法的表达式；PID控制中比例、积分及微分项的调节作用；试凑法、扩充临界比例度法M52讲授2作业164.34.3积分饱和现象及其抑制PID控制算法中积分饱和现象出现的原因；抑制积分饱和现象的PID改进算法；算法的Matlab实现M52讲授2作业1755常用执行机构本章重点：各类型执行机构的特点；本章难点：步进电机的工作原理/2讲授2作业185.15.1常用执行机构的类型及特点气动执行机构、液动执行机构、电动执行机构的特点及工作原理；M61讲授0/195.25.2控制用电机的工作原理直流电机及步进电机的工作原理M61讲授1作业2066LabVIEW的编程实现本章重点：基本编程；数据采集及数据输出的编程/2讲授2作业216.16.1LabVIEW简介虚拟仪器的概念，LabVIEW简介；M71讲授1作业226.26.2LabVIEW基本编程部分基本编程方法；文件的读写；结构控制程序编制；数组和簇；图形显示M72讲授2作业236.36.3基于LabVIEW编制数据采集程序数据采集程序的常用编制方法；程序的工作过程；程序中各参数的设置M71讲授1作业246.46.4基于labVIEW编制输出控制程序输出控制程序的常用编制方法；程序的工作过程；程序中各参数的设置M71讲授1作业2577LabVIEW编程实践本章重点：基础编程、数据采集及数据输出的LabVIEW编程实现；本章难点：数据采集及数据输出的LabVIEW编程实现/2讲授2作业267.17.1基础编程实践基本编程方法实践；文件读写实践；结构控制程序编制实践；数组和簇实践；图形显示实践M72编程实践2作业277.27.2数据采集编程实践使用仿真数据卡进行数据采集编程实践M72编程实践 2作业287.37.3数据输出编程实践使用仿真数据卡进行数据输出编程实践M72编程实践2作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每课布置2~3个题目2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。50%2期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对计算机控制系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有填空题、选择题、简答题和编程题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业50%A-按时提交作业，充分理解计算机测控技术在安全生产领域的作用B-按时提交作业，基本理解计算机测控技术在安全生产领域的作用C-未按时提交作业，或错误理解计算机测控技术在安全生产领域的作用2M1期末考试50%（见试卷评分标准）3M2平时作业50%A-按时提交作业，充分理解计算机控制系统的硬件组成及各部分的工作原理B-按时提交作业，基本理解计算机控制系统的硬件组成及各部分的工作原理C-未按时提交作业，或错误理解计算机控制系统的硬件组成及各部分的工作原理4M2期末考试50%（见试卷评分标准）5M3平时作业50%A-按时提交作业，充分理解计算机控制系统常用数据处理方法及编程实现B-按时提交作业，基本理解计算机控制系统常用数据处理方法及编程实现C-未按时提交作业，或错误理解计算机控制系统常用数据处理方法及编程实现6M3期末考试50%（见试卷评分标准）7M4平时作业50%A-按时提交作业，充分理解控制系统的数学描述及性能分析方法B-按时提交作业，基本理解控制系统的数学描述及性能分析方法C-未按时提交作业，或错误理解控制系统的数学描述及性能分析方法8M4期末考试50%（见试卷评分标准）9M5平时作业50%A-按时提交作业，充分理解PID控制算法及参数调节方法B-按时提交作业，基本理解PID控制算法及参数调节方法C-未按时提交作业，或错误理解PID控制算法及参数调节方法10M5期末考试50%（见试卷评分标准）11M6平时作业50%A-按时提交作业，充分理解常用执行机构的分类及工作原理B-按时提交作业，基本理解常用执行机构的分类及工作原理C-未按时提交作业，或错误理解常用执行机构的分类及工作原理12M6期末考试50%（见试卷评分标准）13M7平时作业50%A-按时提交作业，正确应用LabVIEW编制计算机控制系统程序B-按时提交作业，基本能够应用LabVIEW编制计算机控制系统程序C-未按时提交作业，或未能应用LabVIEW编制计算机控制系统程序14M7期末考试50%（见试卷评分标准）评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-