55018《计算机控制技术（第2版）》于海生版本教学大纲

第第页06020209计算机控制技术学分：3学时：48一、本课程教学目的和要求1.教学目的通过本课程的学习，使学生掌握计算机控制系统的理论与技术，受到较好的工程实践基本训练，具有分析、设计、开发和研究计算机控制系统的基本能力。2.教学要求(1)掌握计算机控制系统及其组成，熟悉工业控制机的结构及组成，了解计算机控制系统的典型型式、发展概况和趋势；(2)掌握计算机控制系统的硬件设计技术；(3)掌握数字程序控制的基本原理、程序编制以及多轴电机驱动控制技术；(4)掌握常规及复杂控制策略；(5)学会应用程序设计与实现技术；(6)掌握人机接口技术与监控组态应用；(7)熟悉分布式测控网络技术和现场总线控制技术；(8)了解工程案例，熟悉计算机控制系统的设计与实现方法。二、课程内容及学时分配《计算机控制技术》课程总学时数是48，周学时数是3。其中讲课的学时数是40，实验学时数是8。

1．讲课内容和学时（40学时）(1)绪论（2学时）计算机控制系统及其组成、计算机控制系统的典型型式、计算机控制系统的发展概况和趋势以及学习本课程的目的和要求。(2)计算机控制硬件设计技术（7学时）总线技术与总线扩展技术；数字量输入输出接口与过程通道；模拟量输入输出接口与过程通道；硬件抗干扰技术。(3)数字控制技术（5学时）数字程序控制基础；逐点比较法差补原理；步进电机控制技术与伺服电机控制技术。(4)常规及复杂控制技术（9学时）数字控制器的连续化设计技术、离散化设计技术；纯滞后控制技术、串级控制技术、前馈-反馈控制技术；解耦控制技术；模糊控制技术。(5)现代控制技术（本科生不讲或选讲）采用状态空间法的输出反馈设计、极点配置和最优化设计。(6)先进控制技术（3学时）简要介绍：模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术、预测控制技术、网络控制系统、其它先进控制技术(7)计算机控制软件设计技术（3学时）程序设计技术；人机接口（HMI/SCADA）技术；监控组态软件概述；测量数据预处理技术；数字控制器的工程实现；系统的有限字长数值问题；软件抗干扰技术。(8)分布式测控网络技术（5学时）工业网络技术、基于串行总线的测控网络技术、分布式控制系统（DCS）、现场总线（Fieldbus）控制技术；系统集成与集成自动化系统；分布式测控网络设计。(9)计算机控制系统设计与实现（3学时）系统的设计原则与步骤、系统的工程设计与实现；计算机控制系统设计举例。(10)工程案例分析与课程专题讨论（3学时）讨论课内容是与本课程相关的大学生创新训练项目、实验室开放项目、参加科研训练项目、第二课堂的设计制作项目、自选项目等。案例分析以最近所做实际工程项目为背景，进行提炼和分析。2．实验内容和学时（8学时）(1)数据采集与控制输出实验（2学时）了解A/D、D/A接口及过程通道的设计和使用方法，掌握板卡在数据采集与处理中的应用技术。(2)X-Y运动平台数控实验（2学时）掌握逐点比较插补算法原理和数字程序控制程序设计方法，学会步进电机的控制方法。掌握二轴运动控制卡的应用。(3)温度PID控制系统实验（2学时）掌握PID控制器的设计、程序实现方法，学会PID参数的在线整定步骤和方法，并将其应用于温度控制。掌握从事计算机控制系统实验研究和调制的基本技能。(4)基于RS-485总线的分布式数据采集系统实验（2学时）掌握由RS485总线构成的主从分布式计算机控制网络，学会网络通信与通信协议的制定方法，能实现点到点、一点到多点通信。掌握组态王的工程开发过程与方法，掌握智能模块与组态王的连接方法。三、说明(1)本课程为自动化专业的主要专业课之一。本课程的先修课程应当包括：《微机原理》、《计算机接口技术》、《自动控制原理》、《计算机软件基础》、《C语言程序设计基础》、《过程检测及仪表》等。(2)教学内容要注重理论联系实际，有针对性地把系统原理与系统实现结合起来；软件与硬件实现结合起来。从理论上、技术上、工程实现上进行全面考虑，加强能力的培养，提高创新意识。(3)采用传统教学方法和现代教学方法相结合，一方面采用课堂讲授、实验、练习三结合，另一方面适当采用现场教学、计算机、多媒体教学CAI课件等现代教学手段，激发学生的学习兴趣，培养学生的创造能力。(4)每章节都配合一定数量的习题，用于巩固所学知识和应用所学知识进行独立设计课题。配合部分小型课题设计，来培养学生的创新意识和创造能力。四、适用专业及层次本课程适用于高等院校本科自动化专业、电气工程及其自动化专业，也可用于电子信息工程、计算机科学与技术、机械工程及其自动化等专业。五、推荐教材(1)国家级“十一五”规划教材、国家精品课程配套教材于海生等.计算机控制技术（第2版），北京：机械工业出版社，2016(2)国家级“十二五”规划教材、国家精品课程配套教材于海生等.微型计算机控制技术（第2版），北京：清华大学出版社，2009六、推荐参考书(1)孙增圻.计算机控制理论及应用,北京：清华大学出版社，1989(2)谢剑英.微型计算机控制技术,北京：国防工业出版社，2001(3)王锦标.计算机控制系统,北京：清华大学出版社，2004(4)王常力，罗安．分布式控制系统（DCS）设计与应用实例,北京：电子工业出版社，2004(5)G.F.Franklin,J.D.PowellandM.Workman.Digitalcontrolofdynamicsystems.ThirdEdition.AddisonWesleyLongman,