"计算机控制技术"课程教学大纲 英文名称：Computer Control Technology 课程类型：学科方向课程 学 时： 40+8 学分： 3 适应对象：自动化专业本科生 先修课程：微型计算机原理，自动控制系统 使用教材及参考书： 1． 教材 《微型计算机控制技术》 黄一夫等 机械工业出版社 2000 2． 参考书 《微型计算机控制技术》 于海生等 清华大学出版社 1999 《微型计算机控制新技术》 曹承志等 机械工业出版社 2001 课程性质、目的和任务 计算机控制技术是一门综合性的技术基础课。在工业过程中，自动控制技术已经得到广泛的应 用。因此针对专业的要求，使学生掌握输入输出通道技术与接口技术，数字控制器的设计，计算机 控制系统的设计与实现，计算机控制策略与实现以及计算机控制系统的可靠性技术显得较为重要。 本课程针对计算机控制中的技术基础，从系统的组成、接口的扩展、数据传输通道、数字控制器、 控制算法的实现等逐一介绍。 课程教学内容及要求（包括重点、难点、具体内容及思考题） 第一章 绪论 内容： §1-1 计算机控制系统的组成 §1-2 工业控制机的特点 §1-3 微型计算机控制系统分类 §1-4 微型计算机控制系统的发展 基本要求： 1．理解并掌握计算机控制的一般概念。 2．理解计算机控制系统的组成、特点。 3．理解微型计算机的分类及应用领域。 重点：微机控制的基本概念和分类。 接口技术与输入输出通道 内容： §2-1 概述 §2-2 并行与串行接口 §2-3 接口的扩展 §2-4 输入输出通道 §2-5 信号采样 §2-6 数/模转换器
§2-7 模/数转换器 基本要求： 1． 了解接口技术和过程通道的基本概念。 2． 掌握接口的扩展方法。 3． 理解接口的软、硬件设计。 4． 理解信号采样的原理。 5． 掌握数/模和模/数转换的原理及其应用。 重点：接口的扩展方法，接口的硬件设计，信号采样的量化，数/模和模/数转换的原理。 难点：接口的软、硬件设计，数/模和模/数转换的工作原理及其应用。 顺序控制与数字程序控制 内容： §3-1 概述 §3-2 顺序控制 §3-3 数字程序控制 §3-4 数字程序控制系统举例 §3-5 可编程序控制器 基本要求： 1． 了解顺序控制的基本概念和类型。 . 了解数字程序控制的基本概念和类型。 . 理解数字程序控制的程序实现。 . 掌握数字程序控制中几种主要差补方式的工作原理及插补器。 . 理解步进电机控制的程序编制。 . 了解一般的可编程序控制器的工作原理和软硬件设计及其使用。 重点：顺序控制的基本概念，数字程序控制的实现及其主要差补方式的工作原理。 难点：数字程序控制中主要差补方式的工作原理。 数字控制器的设计 内容： §4-1 PID控制规律的离散化设计 §4-2 PID数字控制器算法的改进 §4-3 PID数字控制器的参数选择及设计举例 §4-4 数字控制器的直接设计方法 §4-5 纯滞后系统中数字控制器的设计 §4-6 输出反馈设计法 §4-7 状态反馈设计法 §4-8 状态观测器设计 §4-9 二次性能最优设计方法 基本要求： 1． 了解数字控制器的基本设计方法
. 理解PID控制规律的离散化。 . 理解PID数字控制器算法的改进。 . 掌握数字控制器的直接设计方法。 . 理解输出反馈和状态反馈设计法 . 了解状态观测器的设计 . 掌握二次性能最优设计方法 重点：PID控制规律的离散化和数字控制器的直接设计方法。 难点：数字控制器的直接设计方法和二次性能最优设计方法。 微型计算机控制系统设计 内容： §5-1 控制系统设计的一般步骤 §5-2 微型计算机控制系统的软件 §5-3 设计举例之一——双闭环直流数字调速系统设计 §5-4 设计举例之二——电阻炉温度控制系统 基本要求： 1．了解控制系统设计的一般步骤。 2．理解微型计算机控制系统的软件组成和应用。 3．理解文中的具体设计举例。 重点：微型计算机控制系统的软件和控制系统的具体设计。 难点：控制系统的具体设计。 微型计算机系统的可靠性技术 内容： §6-1 概述 §6-2 抗电磁干扰措施 §6-3 冗余技术 §6-4 故障诊断技术 §6-5 软件可靠性技术 基本要求：了解目前成熟的几种微型计算机控制系统的可靠性技术。 当然，书本不能穷尽所有微型计算机控制技术的知识，更不能说明目前最新的研究成果和研究动态。因此， 继续加大培养学生的创新素质，引导他们扩大知识面，查阅国内、外科技期刊，了解本门课程的宏观发展，更好学 习这门课。 课程教学基本要求 . 讲授与实验相结合，围绕基本原理、技术以及软、硬件设计的基本方法进行教学。 第一章学习计算机控制的一般概念；计算机控制系统的组成、特点；微型计算机的分类及应用领域。 第二章学习计算机控制系统中的接口技术和过程通道的软、硬件及其设计的基本知识。 第三章学习工业中常用的顺序控制及数字程序控制。其中重点学习数字程序控制中几种主要差 补方式的工作原理和插补器以及步进电机控制的程序编制。并学习可编程顺序控制器和软硬件设计 及其使用。 第四章学习数字控制器的设计方法。其中包括模拟调节规律（PID）的数字化设计法和直接设计 法及其程序实现
第五章学习微型计算机控制系统的设计步骤及软、硬件设计。并举出双闭环直流数字调速系统 和电阻炉温度DDC系统作为典型事例进行分析学习。 第六章学习微型计算机系统的可靠性技术。包括抗干扰措施、冗余技术、故障诊断技术和软件可 靠性技术。 2、要注意培养学生的自学能力，在教学中注意引导学生自己提出问题，分析问题，培养他们独 立思考问题的能力。 3、考核方法：以笔试（闭卷）为主，题形包括判断正误、选择题、填空题、问答题和计算题。 考试成绩：以卷面成绩为准或卷面成绩占70﹪，平时成绩占30﹪。 4、作业要按各章知识点要求，从课后题中布置，要突出重点，兼顾其他知识点内容。 四． 实践教学环节 （1）数/模、模/数转换实验（2学时） （2）采样与保持实验（2学时） （3）直流电机闭环调速实验（2学时） （4）模拟/数字温度闭环综合实验（2学时） 五． 学时分配 章 学 时 分 配 合计 讲课 习题课 实验课 上机课 讨论课 其它 第一章 2 2 第二章 10 4 14 第三章 8 8 第四章 8 4 12 第五章 6 6 第六章 6 6 合计 40 8 48