《微型计算机控制技术》课程教学大纲

《微型计算机控制技术》课程教学大纲课程编码：AL041140课程性质：专业限选课程适用专业：机械设计制造及其自动化学时学分：32学时2学分所需先修课：电工与电子技术、单片机原理及应用、机械控制工程基础编写单位：机电工程学院一、课程说明1．课程简介本课程是机械设计制造及其自动化专业的一门专业主要技术基础课程，主要讲述计算机控制系统的组成，计算机控制系统理论与工程设计方法，计算机控制系统硬件组成及软件应用技术，研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统，为学生今后从事与计算机控制有关的工作奠定一定的基础。本课程的先修课程为“电工与电子技术”、“单片机原理及应用”、“机械控制工程基础”。2．教学目标要求通过本课程的学习，使学生了解计算机控制系统的组成和类型，掌握计算机控制系统模拟化和数字化设计理论和方法，了解和掌握以微型计算机机为核心组成的控制系统硬件、软件基础知识和应用技术，具有分析、设计和开发计算机控制系统的基本能力。3．教学重点难点本课程的教学重点：计算机控制系统的模拟化设计方法；计算机控制系统的数字化设计方法；数字PID控制算法；最小拍控制；Smith纯滞后补偿控制；Dahlin算法；计算机控制系统的实现。本课程的教学难点：计算机控制系统的抗干扰技术。4．学时分配表次序教学内容理论课学时数实验课学时数第一部分绪论2第二部分计算机控制系统的设计方法52第三部分数字PID控制算法32第四部分最小拍控制与纯滞后补偿3第五部分计算机控制系统的硬件设计3第六部分总线技术与组态软件4第七部分计算机控制系统应用软件设计2第八部分计算机控制系统的抗干扰技术2第九部分电阻炉温度计算机控制系统22小计266总计325．主要教法、学法本课程以课堂讲授为主、自学和讨论为辅的方式开展教学，激发学生学习兴趣，培养学生的创造能力，采用多媒体教学，并适当采用现场教学。6．考核方式及标准本课程的考核形式为随堂测验，开卷，测验成绩占总成绩的50%，其它（包括考勤、作业、实验）占总成绩的50%。二、各部分教学纲要第一部分绪论（2学时）教学目标通过绪论的学习，了解计算机控制系统的概念、组成和分类。本部分重点计算机控制系统的组成和分类。教学内容1计算机控制系统的概念、组成2计算机控制系统的分类和发展第二部分计算机控制系统的设计方法（5学时）教学目标掌握将连续控制器进行离散化处理的方法，数字控制器的直接设计方法。本部分重点常用的连续控制器离散化方法。本部分难点连续控制器离散化方法。教学内容1计算机控制系统基础知识2计算机控制系统的模拟化设计方法3计算机控制系统的数字化设计方法第三部分数字PID控制算法（3学时）教学目标掌握PID控制的基本算法；能够针对给出的控制对象数学模型，设计出符合性能指标要求的数字PID控制器。本部分重点数字PID控制算法的基本表达式。本部分难点数字PID控制参数的整定方法。教学内容1标准数字PID控制算法2改进的数字PID控制算法3数字PID控制算法的参数整定第四部分最小拍控制与纯滞后补偿（3学时）教学目标能够针对给出的控制对象数学模型，设计出符合性能指标要求的数字控制器，并对其进行仿真研究。本部分重点基本最小拍控制器的设计方法和纯滞后补偿控制技术。本部分难点纯滞后补偿控制技术。教学内容1最小拍控制系统设计2Smith纯滞后补偿控制算法3Dahlin算法第五部分计算机控制系统的硬件设计（3学时）教学目标掌握计算机控制系统过程通道的结构形式，能够根据控制系统的要求选择输入输出通道中所用到的各种电路器件并设计出电路原理图。本部分重点模拟量和数字量输入输出通道的设计方法。本部分难点模拟量输入输出通道的设计。教学内容1计算机控制系统的主机模式1数字量输入输出通道设计2模拟量输入输出通道设计第六部分总线技术与组态软件（4学时）教学目标了解计算机控制系统常用的串行通讯总线形式，了解一种组态软件及其应用开发。本部分重点串行通讯总线和组态软件开发应用。本部分难点串行通讯总线。教学内容1RS232/485总线简介2现场总线简介3组态软件应用第七部分计算机控制系统应用软件设计（2学时）教学目标了解应用程序的设计步骤，了解数据处理中标度变换的方法及数字滤波处理方法。本部分重点计算机控制系统应用程序设计方法和实现技术。本部分难点计算机控制系统数据处理技术。教学内容1计算机控制系统中的数据处理技术2数字滤波方法第八部分计算机控制系统的抗干扰技术（2学时）教学目标了解计算机控制系统中干扰的来源、影响及抗干扰技术。本部分重点计算机控制系统抗干扰技术。本部分难点计算机控制系统抗干扰技术。教学内容1工业现场的干扰及其对系统的影响2过程通道的抗干扰技术3软件抗干扰技术第九部分电阻炉温度计算机控制系统（2学时）教学目标了解计算机控制系统设计原则和步骤，能独立进行计算机控制系统设计。教学内容1电阻炉及其控制要求2系统总体方案设计3系统硬件和软件设计三、实验（6学时）实验内容1数字PID控制实验2直流电机转速控制实验控制实验3温度控制实验四、教材