《计算机控制技术》课程教学大纲

《计算机控制技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程中文名称计算机控制技术课程英文名称ComputerControllingTechnology课程编号16342202课程模块£思想政治理论课£通识教育课£专业基础课√专业课课程性质£必修£限选√专业任选£任选总学时32讲授学时28实验（专题辅导）学时4总学分2开课单位电子与信息工程学院开课系（室）自动化系授课对象电气工程及其自动化专业大三学生适用专业电气工程及其自动化二、课程简介和教学目标1．课程简介本课程为本科电气工程及其自动化专业的学科专业课之一，介绍了计算机在工业控制中的常见应用技术。主要内容包括：接口技术，即微型计算机控制技术的硬件基础；数据处理方法，即微型计算机控制技术的软件基础；目前常用的几种控制算法，即微型计算机系统设计方法。在学习本课程之前，学生应具备C语言程序设计、电路分析、模拟与数字电子技术基础和微机原理与单片机接口技术等前序课程基础。本课程注重实用性，培养学生软、硬件相结合的综合应用能力，为后续的运动控制系统、机器人导论、ARM嵌入式系统、智能控制概论、物联网工程及应用、毕业实习和毕业设计等课程的学习，以及走向工作岗位奠定基础。2.教学目标教学目标1：通过本课程的学习，使学生了解计算机控制系统的整体概念，熟练掌握计算机控制技术的基本原理、方法和计算机控制系统的组成。掌握输入输出通道接口技术、顺序控制与数字程序控制及数字控制器的PID设计；通过实验，理解计算机控制系统的分析和设计方法。教学目标2：使学生初步具有综合运用计算机控制技术的理论知识和技术手段对系统进行分析和设计的能力，设计过程中能够综合考虑系统的动态、静态性能指标等因素，培养学生的工程伦理素养。教学目标3：在课堂教学过程中适时补充本专业的前沿发展现状和趋势，使学生对计算机控制技术的前沿发展现状和趋势以及控制技术工程实践的可持续性有一定的了解。教学目标4：培养学生的工程实践学习能力，使学生掌握计算机控制系统的实验方法，获得实验技能的基本训练。教学目标5：注重培养学生的外语能力和文献资料查询能力，结合计算机控制技术的发展情况，有针对性地推荐学生阅读一些专业文献，并鼓励学生围绕课堂教学内容，充分利用互联网和数字图书馆等现代化手段，自主搜寻和查阅相关参考资料，从而提高学生快速获取新知识和新信息的能力。教学目标6：通过课程的案例设计与分析教学环节，增强学生自主学习意识，提高团队合作能力和组织协作能力，使学生具有解决复杂工程应用问题的思维能力、创新意识，为国家的发展、社会的进步做好专业知识与技能的储备。教学目标7：部分章节安排自学，培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯，从而培养学生的自主学习能力和终身学习能力。教学目标8（课程思政）：培养学生遵纪守法，树立正确的价值观，良好的素质；培养大学生的爱国主义精神和涵养深沉的家国情怀；引入大国重器研发案例，让学生体会大国工匠的精神实质，培养学生的社会责任感和无私奉献精神；培养学生严肃认真、一丝不苟、诚实守信的工匠精神；以先进的传感器检测技术和控制技术，引入科学技术前进的每一小步都是科学家通过艰苦卓绝的努力拼搏获得的，塑造学生艰苦奋斗的精神、勇于探索的勇气和追求真理的决心。3．教学目标与毕业要求指标点的支撑关系教学目标支撑毕业要求对应指标点教学目标11.1能够将数学、自然科学、工程科学的语言工具用于工程问题的表述。教学目标21.2能针对具体的对象建立数学模型并求解；2.1能够识别和判断工程问题的关键环节和参数，并能正确表达工程问题.3.1了解影响设计目标和技术方案的各种因素。教学目标34.2能够根据对象特征，设计实验方案，安全地开展实验。5.2能够选择和使用恰当的仪器和模拟软件对工程问题进行分析、计算教学目标46.1了解专业相关领域的技术标准体系；12.1认识到自主和终身学习的必要性，能够跟踪社会与技术发展的趋势。教学目标58.2理解诚实公正、诚信守则的工程职业道德和规范；9.1能够在团队中有效沟通，合作共事。10.1能够就复杂的自动化工程问题，有效沟通。教学目标68.1有正确的价值观，了解国情；8.2理解诚实公正、诚信守则的工程职业道德和规范。三、理论教学表1理论教学安排序号章节（学时）学习内容（含重点、难点）教学方法、手段支撑教学目标其他1第1章微型计算机控制系统的概述（1）1.微型计算机控制系统的组成；2.微型机控制系统的分类；3.微型计算机控制系统的发展概况及趋势。重点：计算机控制系统的组成难点：线上教学+课堂讲授＋探究式教学。同时结合讨论、测试、自学等教学方法1,4,62第2章模拟量输入/输出通道的接口（4）1.多路开关及采样-保持器；2.模拟量输出通道的接口技术；3.模拟量输入通道接口技术。重点：计算机控制系统多模拟量输入通道的组成难点：模拟量输入、输出通道接口技术线上教学+课堂讲授＋探究式教学。同时结合讨论、测试、自学等教学方法1,2,5,63第3章人机交互接口技术（5）本章主要介绍键盘接口技术、红外遥控键盘接口技术和LED和LCD显示接口技术。键盘接口技术；红外遥控键盘接口技术；LED和LCD显示接口技术LED显示实验重点：键盘、LED接口技术难点：LED、LCD接口技术线上教学+课堂讲授＋探究式教学。同时结合讨论、测试、自学等教学方法1,2,3,4,64第4章常用控制程序的设计（4）1.报警程序的设计；2.开关量的输出接口技术；3.电机的控制接口技术；4.步进电机的控制接口技术。5.步进电机实验重点：电机接口技术难点：步进电机接口技术线上教学+课堂讲授＋探究式教学。同时结合讨论、测试、自学等教学方法1,3,4,5,65第5章IC卡技术（4）1.IC卡；2.IC卡系统硬件结构；3.IC卡接口软件设计；4.射频识别技术。重点：IC卡硬件和软件设计难点：IC卡软件设计线上教学+课堂讲授＋探究式教学。同时结合讨论、测试、自学等教学方法1,2,4,66第6章总线接口技术（4）1.串行通信基本概念；2.串行通信标准总线RS-232-C；RS-423/RS-422/RS-485；3.SPI总线；4.I2C总线；5.现场总线技术。重点：I2C总线难点：I2C总线线上教学+课堂讲授＋探究式教学。同时结合讨论、测试、自学等教学方法1,3,4,5,7,87第7章过程控制数据处理的方法（3）1.数字滤波技术；2.量程自动转换和标度变换；3.测量数据预处理技术。重点：数字滤波技术难点：数字滤波方法线上教学+课堂讲授＋探究式教学。同时结合讨论、测试、自学等教学方法1,4,68第8章数字PID及其算法（3）1.PID调节算法；2.PID算法的数字实现；3.数字PID调节中的几个实际问题；4.PID算法的发展；5.PID参数的整定方法。6.采样周期T的确定；扩充临界比例度法；扩充响应曲线法；归一参数整定法；优选法。重点：PID调节算法难点：最少拍和最少拍无波纹控制系统设计方法的区别。线上教学+课堂讲授＋探究式教学。同时结合讨论、测试、自学等教学方法1,2,4,5,6四、实验教学表2实验教学安排序号实验项目名称（学时）实验内容实验类型支撑教学目标其他1A/D转换实验（2）利用0809实现对电位器分压提供模拟量输入进行转换，编制程序，将模拟量转换成数字量。设计1,2,3,4,5,62D/A转换实验（2）利用0832输出一个从0V开始逐渐升至5V再降至0V的三角波电压。设计1,2,3,4,5,63LED显示实验（2）连接硬件线路，编写单片机程序，实现LED的静态字符显示和滚动显示。设计1,2,3,4,5,64步进电机实验（2） 连接硬件线路，编写单片机程序，实现用单片机控制步进电机的转速。设计1,2,3,4,5,65数字PID控制（2）研究PID控制器的参数对系统稳定性及过渡过程的影响设计1,2,3,4,6五、考核与成绩评定方法表3课程考核及评价细则成绩组成考核/评价环节分值考核/评价细则支撑教学目标线上自学章节测试10根据学生线上测试情况，按10%计入课程总成绩1,2,5,7,8平时成绩出勤情况10根据学生平时上课的出勤率，视其对课程学习的态度及积极程度，按10%计入课程总成绩1,2,6,8作业情况10根据作业完成情况评分，按10%计入课程总成绩1,2,4,5,6,7,8实验10根据实验完成情况给分，按10%计入课程总成绩2,4,5,7,8期末考试卷面成绩60以卷面成绩60%1,2,