《计算机控制技术》课程教学大纲（机器人工程专业）

《计算机控制技术》课程教学大纲一、课程简介课程中文名计算机控制技术课程英文名Computercontroltechnology双语授课□是√否课程代码24122042课程学分2总学时数32（含实践4）课程类别□通识教育课程□公共基础课程√专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质□必修√选修□其他课程形态□线上√线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式□闭卷□开卷√课程论文□课程作品□汇报展示□报告□课堂表现□阶段性测试□平时作业□其他（可多选）开课学院机器人工程学院开课系(教研室)机器人工程面向专业机器人工程开课学期第7学期先修课程计算机程序设计（c语言）、单片机原理及应用、自动控制理论后续课程无选用教材廖道争，计算机控制技术（第2版）[M]，机械工业出版社,2021年.参考书目1.廖道争.计算机控制技术（第1版）[M].机械工业出版社,2019.2.周俊.计算机控制技术[M].东南大学出版社,2016.课程资源无课程简介本课程计算机控制技术是研究控制系统的重要手段之一，是自动控制理论的后续课程，在专业课程体系中占有非常重要的地位，是自动化专业本科生必修专业课。该课程主要研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决计算机控制领域复杂工程问题的能力。了解我国计算机控制技术的发展历程以及在国家重大工程中的应用。课程目标2能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析计算机控制领域的复杂工程问题并获得有效结论。课程目标3能够设计针对计算机控制领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的计算机控制系统，并能够再设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素。课程目标4能够能够基于专业理论知识，采用科学方法对计算机控制领域的复杂工程进行研究，能够根据问题设计实验，并对实验结果进行综合分析，通过信息综合得到有效结论。表2课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求1：工程知识【H】1.1掌握控制系统建模、分析和综合的基本方法，具有能够解决复杂工程问题的基本能力。1/21.2掌握解决计算机控制领域所需的工程基础知识，并能够应用。11.3掌握计算机控制工程专业知识，具备解决复杂计算机控制领域的能力。毕业要求3：设计/开发解决方案【M】3.1能够分析复杂工程问题，设计解决方案，并体现出创新意识。33.2能够根据本行业的特定需求，清晰描述自计算机控制系统的设计任务，识别任务面临的各项制约条件，选择恰当的方法进行系统综合性设计。3.3能够考虑社会、健康、安全、法律、文化和环境等因素，对设计和方案的合理性及可行性进行分析、论证。毕业要求4：研究【H】4.1能够运用计算机控制专业理论，采用科学方法对自动控制领域复杂工程问题进行实验方案设计。44.2能够运用计算机控制专业理论，对实验过程和实验数据分析结果，通过信息综合得到合理有效的结论。三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容学习任务课程目标学习重点难点教学方法学时1绪论1.计算机控制系统概述1.拓展阅读：计算机控制发展史2.线上学习：国家重大工程中计算机控制技术的应用。1重点：1.计算机控制系统概述；2.计算机控制系统的典型型式。讲授法；引导学生知识模块的理解案例教学：激发学生自我学习兴趣。22.计算机控制系统的典型型式33.计算机控制实验系统简介34.计算机控制系统的发展概况和趋势15.我国计算机技术的发展历程以及在国家重大工程中的应用32计算机控制系统的硬件设计技术1.工控机的总线技术1.拓展学习：总线的类别2重点：1.总线接口扩展技术；2.输入输出接口与过程通道设计原理。难点：1.基于外部总线的计算机控制系统硬件设计。讲授法；引导学生知识模块的理解案例教学：激发学生自我学习兴趣。102.总线接口扩展技术23.输入输出接口与过程通道设计原理34.基于系统总线的计算机控制系统硬件35.基于外部总线的计算机控制系统硬件设计46.硬件抗干扰技术43常规及复杂控制技术1.数字控制器的连续化设计技术1.课题论文2重点：1.数字PID控制器。难点：1.数字控制器的离散化设计技术；2.数字PID控制器。讲授法；引导学生知识模块的理解案例教学：激发学生自我学习兴趣。实验：促进知识的理解102.数字控制器的离散化设计技术23.数字PID控制器34.串级控制技术44先进控制技术1.模糊控制技术1.拓展学习：AI技术的发展史。3重点：1.模糊控制技术。难点：1.模糊控制技术；2.神经网络控制技术。讲授法；引导学生知识模块的理解案例教学：激发学生自我学习兴趣。实验：促进知识的理解62.神经网络控制技术4合计28实验学习内容及要求表4课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号项目名称项目来源教学目标（观测点、重难点）学时数项目类型要求每组人数教学方法课程目标1实验1：A/D、D/A转换实验实验教材1.熟悉实验模块2设计性必做2实验指导32.掌握A/D和D/A转换模块工作原理3.掌握A/D和D/A转换模块设置2实验2：数字PID控制其它1.理解数字PID控制器2综合性必做2实验指导42.完成电动机速度控制系统中数字PID控制建模3掌握.PID控制器的参数整定四、课程考核（一）考核内容与考核方式表5课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标11.计算机控制系统的典型型式绪论25%课堂表现平时作业期末测试实验报告2.工控机的总线技术概念计算机控制系统的硬件设计技术3.总线接口扩展技术概念计算机控制系统的硬件设计技术4.数字控制器的连续化设计技术概念常规及复杂控制技术5.数字控制器的离散化设计技术概念常规及复杂控制技术6.数字PID控制器概念常规及复杂控制技术7.串级控制技术概念常规及复杂控制技术8.先进控制技术概念先进控制技术课程目标21.工控机的总线技术计算机控制系统的硬件设计技术25%课堂表现平时作业期末测试实验报告2.总线接口扩展技术计算机控制系统的硬件设计技术3.输入输出接口与过程通道设计原理计算机控制系统的硬件设计技术4.硬件抗干扰技术计算机控制系统的硬件设计技术5.数字控制器的连续化设计技术常规及复杂控制技术6.数字控制器的离散化设计技术常规及复杂控制技术课程目标31.基于外部总线的计算机控制系统硬件设计计算机控制系统的硬件设计技术20%课堂表现平时作业期末测试实验报告2.数字PID控制器设计常规及复杂控制技术3.串级控制设计常规及复杂控制技术课程目标41.工控机的总线技术分析计算机控制系统的硬件设计技术30%课堂表现平时作业期末测试实验报告2.总线接口扩展技术分析计算机控制系统的硬件设计技术3.数字控制器的连续化分析常规及复杂控制技术4.数字控制器的离散化分析常规及复杂控制技术5.串级PID控制系统分析先进控制技术6.模糊控制系统分析先进控制技术7.神经网络控制系统分析先进控制技术合计100%表6课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比期末考试成绩比例60%实验成绩比例10%平时作业成绩比例20%课堂参与成绩比例10%课程目标125%35%20%25%25%课程目标225%20%25%30%25%课程目标320%10%25%20%20%课程目标430%35%30%25%30%（二）成绩评定1.平时成绩评定（40%）（1）课堂表现（5分）：通过学生在课堂上的表现情况、发言与提问情况，来评价学生相关的能力。（2）作业完成情况（20分）：围绕课程的学习目标，在课程教学模块后安排适当作业，巩固学生对知识的认识，考核学生对于概念的理解情况，强化学生机械工程的基本常识。（3）实验教学（10分）：通过参观实验实训中心的表现及实验报告作为考核依据，考核学生对实验实训中心设备及场地的设备名称、功能等认知情况。（4）课堂考勤（5分）：主要考核学生迟到、旷课、请假等情况，以考勤情况确定，迟到1次扣2分、旷课1次扣5分，此项可得负分。2.期末成绩评定(60%)占总分60分。主要考核所学6个课程模块的基本概念、基本常识、基本要求、基本方法等计算机控制技术的基础知识，为后续课程奠定概念性基础。建议采用100分制试卷，开卷测试。4.总成绩评定总成绩应由平时考核成绩、报告成绩和期末考核成绩构成。总成绩（100%）=平时成绩（40%）+期末成绩（60%）（三）评分标准表7评分标准（非试卷考核项目）考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)课程论文（1）论文选题符合课程性质，选题范围适中，具有较高的研究价值和意义，表现出很强的问题意识。（2）论证过程严谨，所使用的证据或材料充分，结论清晰，具有相当的说服力和解释力。（3）文章结构合理，组织严密，连贯一致。（4）语言表达准确，叙述清楚，所使用的教育专业术语规范。（5）论文符合学术规范。（1）论文选题恰当合理，具有较高的研究价值和意义，表现出较强的问题意识。（2）论证过程较为严谨，所使用的证据或材料较为充分，结论清晰，具有较强的说服力和解释力。（3）文章结构合理，组织较为严密，连贯一致。（4）语言表达较为准确，叙述清楚，所使用的教育专业术语较为规范。（5）论文基本符合学术规范，无明显错误。（1）论文选题较为合理，具有一定的研究价值和意义，表现出一定的问题意识。（2）论证过程具有一定的严谨性，所使用的证据或材料较为充分，结论清晰，具有一定的说服力和解释力。（3）文章结构较为合理，组织较为严密。（4）语言表达较为准确，叙述较为清楚，所使用的教育专业术语较为规范。（5）论文基本符合学术规范，有部分错误。（1）论文主题具有一定的研究价值和意义，但选题凝练不够，问题意识欠佳。（2）论证过程较为合理但不太严谨，具有一定的证据或材料但不够充分，结论基本清晰。（3）文章结构较为合理，组织具有一定的严密性，但存在部分不连贯现象。（4）语言表达基本清楚，所使用的教育专业术语基本规范。（5）论文基本符合