《计算机工业控制》教学大纲

《计算机工业控制》教学大纲课程编号：13220847英文名称：ComputerIndustrialControl学分：2学时：总学时48学时，其中理论16学时，实践32学时先修课程：无课程类别：专业拓展课程授课对象：智能制造工程专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第6学期一、课程描述和目标《计算机工程控制》课程是机械设计制造及其自动化专业的一门专业课，是理论性与实践性都很强的一门学科。本课程的目的与任务掌握用计算机作为一般机械设备控制的系统组成、理论分析与实践技术。学会计算机控制系统分析与设计方面的有关理论与方法，注重计算机控制在工业实践方面的应用技术，学会综合运用课程的相关内容。

课程目标1：在专业知识方面，本科学生应该了解：微机控制系统的分类；常用A/D和D/A转换器的结构及原理；报警电路及程序的设计；光电偶合电路的原理及应用、功率放大器接口技术的应用；线性插值法，分段插值算法程序的设计方法，插值法在流量测量中的应用；PID算法数字化；位置型和增量型PID算法程序设计；控制系统的硬件扩展；课程目标1：培养学生能够掌握微机控制系统基本理论和设计方法。培养学生能够掌握常用的微机控制接口技术和控制方法；课程目标3：培养学生能够掌握常用控制程序设计的方法、过程数据处理的方法、掌握控制算法的基本原理和实现方法；课程目标4：培养学生掌握微机控制系统的综合性能指标，运用系统技术能够进行综合设计；课程目标5：培养学生能够针对复杂机械工程问题，开发、选择与使用恰当的技术和资源。二、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权重指标点3-1：能够针对智能装备或智能制造系统相关的复杂工程问题或实际需求，创新性地提出解决方案。课程目标10.5课程目标20.2课程目标30.1课程目标40.1课程目标50.1指标点3-2：能够根据所提出的解决方案，规划设计流程，创新性地设计出满足特定需求的智能装备或智能制造系统。课程目标1 0.2课程目标20.2课程目标3 0.2课程目标40.2课程目标50.2（注：要求课程目标与毕业要求指标点应是一一对应支撑）三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1第1章微型计算机控制系统概述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

1、基本要求：了解微型计算机、接口电路、外部通用设备、工业生产对象、通用外部设备、操作台、人工控制、自动控制、操作指导系统；2、理解微机控制系统的基本硬件结构和软件结构；理解各种微机控制系统的特点，尤其是应用场所；3、重点：了解微型计算机控制系统的组成及分类；4、难点：理解现场总线控制系统FCS等难点。2理论课程目标1课程目标2课程目标52第2章模拟量输入/输出通道的接口技术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1、基本要求：了解分时采样控制、A/D和D/A芯片的规格和位数、单极性输入、双极性输入、单极性电压输出、双极性电压输出、LED动态显示、LED静态显示、串口通讯、总线接口技术；2、重点：简单应用A/D和D/A接口硬件设计、D/A转换器输出电压计算、A/D转换器位数选择；3、难点：多路开关的扩展、D/A转换器输出方式、串行A/D转换器的接口设计；输入输出接口的硬件及软件设计方法。2理论课程目标1课程目标2课程目标33第3章常用控制程序设计1、报警程序的设计；2、开关量输出接口技术；3、电机控制接口技术;4、

步进电机控制接口技术1、基本要求：了解硬件报警电路设计、软件报警程序设计、占空比、脉冲宽度调节、步进电机控制、电机速度控制；2、重点：熟悉步进电机与微型计算机的接口设计、计算及程序编制方法；3、难点：理解开关量输出接口技术及控制方法。3理论课程目标1课程目标2课程目标44第4章过程控制数据处理的方法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；4、DSP在数据处理中的应用。1、基本要求：理解数字滤波、限幅滤波、限速滤波、平均滤波、量程转换、标度变换、数值计算、逻辑判断、非线性补偿、系统误差、自动校正；2、重点：熟悉程序判断法、算术平均滤波等几种常用的数字滤波方法；量程自动转换和标度变换；3、难点：掌握线性插值法，分段插值算法程序的设计方法，插值法在流量测量中的应用。3理论课程目标1课程目标25第5章

数字PID及其算法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。1、基本要求：掌握直接数字控制、最优控制、模糊控制、Z变换、位置型PID算法、增量型PID算法、积分饱和、遇限制消弱积分法、有效偏差法；2、重点：PID算法的数字实现；PID算法的程序设计；3、难点：掌握PID算法的发展；PID参数的整定方法。3理论课程目标2课程目标3课程目标46第6章微型机控制系统的设计1、微型机控制系统的设计方法及步骤；2、微型计算机控制的自动装箱系统

；3、

智能型FR1151压力变送器；4、加热炉温度控制系统

。1、基本要求：理解控制方案、检测元件、执行机构、输入输出通道、外围设备、系统原理图、接口、控制算法、控制系统硬件、控制系统软件；2、重点：掌握微机控制系统的设计方法及步骤；微机控制系统的基本原理及实现方法。Protel或者Proteus软件的应用。3、难点：确定控制系统总体方案。3理论课程目标3课程目标4课程目标5合计16如有实验，则实验学时需再按以下格式继续填写序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1A/D接口实验模/数转换接口编程实现5综合课程目标1课程目标2课程目标32A/D和D/A外围器件选择、与单片机的连接电路图的绘制转换器位数选择，电路图绘制的实现5综合课程目标1课程目标2课程目标43PWM电机接口硬件设计及程序编制计算及程序编制方法的实现5综合课程目标1课程目标2课程目标34简单控制系统的编程与仿真控制系统硬件设计方法及步骤的实现5综合课程目标1课程目标2课程目标55人机接口实验可编程I/O接口与微机控制系统的编程实现4综合课程目标1课程目标26水箱液位控制算法实验采用数字PID位置控制算法，并对PID参数进行整定，调整电磁阀开度大小，控制水箱液位高度4综合课程目标1课程目标2课程目标37过程通道数据输入输出实验采用ADC0809进行模数变换，并进行数字滤波和标度变换处理后，通过DAC0804进行数模变换控制电磁阀的开度）4综合课程目标1课程目标2课程目标5合计32注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括演示、验证、综合、设计等。四、课程教学方法采用多媒体式教学方式，讲练结合。五、学业评价和课程考核推行多元评价，对本课程所采用的评价和考核方式作具体说明，若采用多种考核方法请分别列出考核评价的方法、内容、考核标准、成绩占比等，考核方法、内容应突出“学生中心、产出导向”。（以下以工科某课程为例，仅供参考。各课程要按课程实际情况设计填写）（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求课程考核注重形成性和终结性评价相结合，考核内容主要由平时作业、课程论文、期末考核组成，均按百分制计分，其中期末考核成绩占50%、平时作业成绩占30%、章节测试成绩占10%、课程论文成绩占10%。2.课程目标达成考核与评价序号考核方式课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标3（分值）课程目标4（分值）课程目标5（分值）合计1平时作业105555302章节测试05500103课程论文00550104期末考试10510101550课程目标对应分值2015252020100（二）考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分作业按时完成，90%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握到位。能够利用理论知识识别、分析纺纱领域相关专业问题。按时完成，70%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握较到位。能够较好利用理论知识识别、分析纺纱领域相关专业问题。延时完成，60%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握基本到位。利用理论知识对纺纱领域相关专业问题有一定的识别、分析。不交和补交，50%以下的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握有偏差。不能利用理论知识对纺纱领域相关专业问题进行识别、分析。2.章节测试与评价标准章节测试根据测试题目及评分标注进行打分（百分制）。3.课程论文考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分课程论文格式规范，符合课程论文写作要求；内容主题明确，符合课程教学内容，有明确的综合分析论点。参考文献充分、正文引用恰当，文献引文格式符合文献标准；无摘录摘抄痕迹，能恰当运用自己的语言组织素材，论点正确。格式符合课程论文写作要求；主题明确，符合课程教学内容，具较好的综合分析论点。参考文献充分、正文能够较好对文献进行引用，文献引文格式基本符合科技期刊论文文献标准；正文主题大部分运用自己的语言组织素材，论点正确。格式符合课程论文写作要求；主题基本明确，较符合课程教学内容，具较好的综合分析论点。参考文献有，文献引文格式基本符合科技期刊论文文献标准；正文有部分摘抄，论点分析较清晰。论文格式不符合课程论文要求，能反映部分主题内容，论文结构不完整，论点分析不清晰，参考文献少，正文没有引用，格式不完全符合科技论文文献标准。4.期末试卷考核与评价标准根据课程