计算机控制技术

《计算机控制技术》课程教学大纲
课程名称：计算机控制技术
英文名称：The Technology of Control Based On The Computer
课程类型：专业基础选修课
总学时：48 讲课学时：40 实验学时：8
学时：48
学分：3
适用对象：自动化专业、测控技术与仪器
先修课程：自动控制原理、现代控制理论、微机原理及应用、单片机原理及应用
一、课程性质、目的和任务
《计算机控制技术》是自动化专业的一门重要的专业基础课。

课程的教学目的在于使学生掌握通过计算机来实现自动控制的工作原理和一般的方法，掌握计算机控制系统的分析和设计的基本理论和方法。

在本课程的教学过程中，着重突出阐述基本的数字控制器的设计方法，针对计算机控制系统的特点，介绍具体的数字控制器的设计技术。

最后，通过对目前国内典型的计算机控制系统的举例及分析，使学生能够更加具体地了解以数字控制器为核心的计算机控制系统的一般设计过程和在控制方法上的特点。

通过课程学习，培养学生分析问题与解决问题的能力，培养学生一定的动手能力，为进一步学习专业知识以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。

二、教学基本要求
本课程主要以线性离散控制系统为研究对象，进行系统的分析与设计。

学完本课程应达到以下基本要求：
1．了解计算机控制系统的组成、特点及分类，典型的计算机控制系统和计算机控制系的发展方向。

2．了解计算机控制系统基本的输入输出接口技术和输入输出通道的组成及其作用。

3．掌握线性离散系统的基本理论和分析方法。

4．掌握数字PID控制算法，并在此基础上能进行计算机控制系统的模拟化设计。

5．熟练掌握计算机控制系统的直接设计方法。

6．了解纯滞后对象的特点及其控制算法——大林算法。

三、教学内容及要求
1．绪论
①理解计算机控制系统的组成及特点；
②理解计算机控制系统的分类；
③了解典型的计算机控制系统；
④了解机控制系统的发展方向。

2．输入输出接口和通道
①了解I/O接口与I/O控制方式；
②了解I/O通道的组成、分类及其作用；
③掌握信号的采样与信号恢复的相关理论及其分析；
④了解信号转换的物理实现——A/D和D/A转换器。

3．线性离散系统的分析
①了解线性离散系统的概念及数学描述——差分方程；
②掌握Z变换及其相关性质；
③掌握用Z变换求解差分方程；
④理解线性离散系统的脉冲传递函数；
⑤了解用脉冲函数求解线性离散系统的过渡过程；
⑥掌握线性离散系统的稳定性分析；
⑦理解线性离散系统的稳态误差分析；
⑧了解线性离散系统的动态性能分析。

4．计算机控制系统的模拟化设计
①了解计算机控制系统的模拟化设计的概念、条件和设计步骤；
②掌握模拟控制器的离散化；
③掌握数字PID控制算法；
④了解数字PID控制算法中各参数对系统性能的影响；
5．计算机控制系统的直接设计
①了解数字控制器的直接设计原理；
②掌握最少拍有纹波系统的设计；
③掌握最少拍无纹波系统的设计；
④了解纯滞后对象的特性及其大林控制算法。

四、实践环节
（一）实验
计算机控制技术实验安排在计算机控制技术课程内，开设4个实验：
1．计算机控制系统数学模型的离散化2学时2．计算机控制系统动态性能分析2学时3．最少拍有纹波控制系统设计2学时4．最少拍无纹波控制系统设计2学时五、课外习题及课程讨论
为达到本课程的教学基本要求，课外习题（包括自测题）不应少于20题。

六、教学方法与手段
本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。

八、考核方式
本课程考核采用期末闭卷笔试和平时考核相结合的方式。

学生的课程总评成绩由平时成绩（占30%）和期末考试成绩（占70%）两部分构成，平时成绩中实验成绩占20%，出勤、作业、课堂提问、学习主动性等占10%。

九、推荐教材和教学参考书
教材：《计算机控制系统－理论、设计与实现》，高金源著，北京航空航天大学出版，2001年
参考书：《计算机控制系统》，何克忠、李伟著，清华大学出版社，1998年
《计算机控制系统》，张国范、顾树生、王明顺著，冶金出版社，2004年
《微型计算机控制技术》，赖寿宏著，机械工业出版社，2001年
十、说明
本大纲是在现有条件下制定的，今后可以根据实际情况进行调整。