南阳师范学院 本科课程教学大纲 自动化专业 机电工程学院编印 二0二一年六月
南阳师范学院 本科课程教学大纲 自动化专业 机电工程学院编印 二 O 二一年六月
目录 1.《自动控制理论》课程教学大纲 …1 2《单片机原理及应用》课程教学大纲 11 3.《现代控制理论》课程教学大纲 24 4.《电机及电力拖动》课程教学大纲 35 5.《检测技术与仪表》课程教学大纲 6.《电力电子技术课程设计》教学大纲 56 7.《运动控制系统》课程教学大纲… 6 8.《过程控制系统》课程教学大纲 74 9.《计算机控制系统》课程教学大纲， 哈 10.《专业英语》课程教学大纲… 101 11.《PLC原理及应用》课程教学大纲… 108 12.《嵌入式系统》课程教学大纲… 119 13.《EDA技术及应用》课程教学大纲 136 14.《C语言案例设计》课程教学大纲 150 15.《现场总线技术》课程教学大纲 159 16.《机器人学基础》课程教学大纲 167 17.《高级语言程序设计》课程教学大纲 178 18.《控制系统辅助仿真设计》课程教学大纲 187 19.《工业计算机通信与网络》课程教学大纲 195 20.《PLC课程设计》教学大纲 204 21.《电力电子技术课程设计》教学大纲 208 22.《数字图像处理》课程教学大纲… -214 23.《数据结构与算法》课程教学大纲 224 24.《复变函数与积分变换》课程教学大纲 237 25.《信号与系统》课程教学大纲： 246 26.《模式识别与人工智能》课程教学大纲… 255 27.《工程电磁场》课程教学大纲 266
目 录 1.《自动控制理论》课程教学大纲·····································································1 2.《单片机原理及应用》课程教学大纲······························································11 3.《现代控制理论》课程教学大纲···································································24 4.《电机及电力拖动》课程教学大纲································································35 5.《检测技术与仪表》课程教学大纲································································46 6.《电力电子技术课程设计》教学大纲·····························································56 7.《运动控制系统》课程教学大纲···································································61 8.《过程控制系统》课程教学大纲···································································74 9.《计算机控制系统》课程教学大纲································································86 10.《专业英语》课程教学大纲·······································································101 11.《PLC 原理及应用》课程教学大纲 ·····························································108 12.《嵌入式系统》课程教学大纲····································································119 13.《EDA技术及应用》课程教学大纲 ····························································136 14.《C 语言案例设计》课程教学大纲······························································150 15.《现场总线技术》课程教学大纲 ································································159 16.《机器人学基础》课程教学大纲 ································································167 17.《高级语言程序设计》课程教学大纲··························································178 18.《控制系统辅助仿真设计》课程教学大纲····················································187 19.《工业计算机通信与网络》课程教学大纲····················································195 20.《PLC 课程设计》教学大纲·······································································204 21.《电力电子技术课程设计》教学大纲··························································208 22.《数字图像处理》课程教学大纲 ································································214 23.《数据结构与算法》课程教学大纲 ·····························································224 24.《复变函数与积分变换》课程教学大纲·······················································237 25.《信号与系统》课程教学大纲····································································246 26.《模式识别与人工智能》课程教学大纲·······················································255 27.《工程电磁场》课程教学大纲····································································266
28.《集散控制系统》课程教学大纲… -277 29.《控制电机》课程教学大钢 286 30.《信号与系统》课程教学大纲 295 31.《智能控制技术》课程教学大纲… .304 32.《文献检索与科学研究》课程教学大纲 314 33.《虚拟仪器》课程教学大纲… 324 34.《计算机控制系统课程设计》教学大纲 344 35.《智能控制技术课程设计》教学大纲。 354
28.《集散控制系统》课程教学大纲 ································································277 29.《控制电机》课程教学大纲·······································································286 30.《信号与系统》课程教学大纲····································································295 31.《智能控制技术》课程教学大纲 ································································304 32.《文献检索与科学研究》课程教学大纲·······················································314 33.《虚拟仪器》课程教学大纲·······································································324 34.《计算机控制系统课程设计》教学大纲·······················································344 35. 《智能控制技术课程设计》教学大纲………………………………………………354
《自动控制理论》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：自动控制理论 Automatic Control Theory 课程代码：69010201 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：自动化专业 课程学时：64学时 课程学分：4学分 修读学期：第4学期 先修课程：高等数学、复变函数、电路分析、模拟/数字电子技术 课内实验（实践）：0个实验（实践）项目共0学时 二、课程目标 (一)其体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1,了解自动控制技术和理论的发展历史与现状，激发学生积极投身于国家前沿 科技行业的爱国热情，掌握有关自动控制的基本知识和基本概念；【支撑半业要求 1、3】 2.掌握反馈控制系统的构成、控制系统数学模型的建立方法及系统时域、复 域、频域分析和校正方法：熟悉非线性系统和离散控制系统的分析和设计方法；【支 撑毕业要求1、2、3】 3.掌握现代控制理论中系统的分析法，能初步具备理论联系实际，应用控制理 论初步解决实际问题的能力，为以后的工作打下良好的基础，同时能积极主动地参加 前沿讲座，了解本课程的发展动态。【支撑毕业要求1、2、3】 (二)课程目标与毕业要求的对应关系 表1课程目标与毕业要求的对应关系
—1— 《自动控制理论》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：自动控制理论 Automatic Control Theory 课程代码：69010201 课程类别：学科专业课程/必修课 适用专业：自动化专业 课程学时：64学时 课程学分：4学分 修读学期：第4学期 先修课程：高等数学、复变函数、电路分析、模拟/数字电子技术 课内实验（实践）：0个实验（实践）项目共0学时 二、课程目标 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1. 了解自动控制技术和理论的发展历史与现状，激发学生积极投身于国家前沿 科技行业的爱国热情，掌握有关自动控制的基本知识和基本概念；【支撑毕业要求 1、3】 2. 掌握反馈控制系统的构成、控制系统数学模型的建立方法及系统时域、复 域、频域分析和校正方法；熟悉非线性系统和离散控制系统的分析和设计方法；【支 撑毕业要求 1、2、3】 3. 掌握现代控制理论中系统的分析法，能初步具备理论联系实际，应用控制理 论初步解决实际问题的能力，为以后的工作打下良好的基础，同时能积极主动地参加 前沿讲座，了解本课程的发展动态。【支撑毕业要求 1、2、3】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系
课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 1能奶将数华、自然补、工在科学的海言工其川 的表还 课程标1 2所瓷你奶 功化装复杂工柱问 2-3能够应用数理和工本原理，结合文调研 领域复杂控制工程问题，形成深 渠程目标2 上研终州 复杂控制工程问题： 课程目标2 2贝舞安新 三、课程内容 (一)课程内容与课程目标的关系 表2课程内容与课程目标的关系 课程内容 支林的课程 教学方法 学时安排 目标 第一幸自动控利 讲授、专题研讨 深程目标1,2 的一般概念 第章控例统 的数学模型 讲授 课程目标1.2 算三章线性系玩 讲授 课程目标1、2,3 的时域分析法 12 第四章线任家锐 的根轨迹法 讲授 课程目标1、2、3 8 第五章线性系统 的频城分析法 讲授 课程目标1,23 12 第六草线性系玩 的校正方法 讲授 课程目标1、2、3 6 第七章线性药敢 讲授 深程目标1,2、3 6 -2
—2— 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 课程目标 1 1.工程知识 2.问题分析 1-1 能够将数学、自然科学、工程科学的语言工具用 于控制工程问题的表述； 1-2 掌握基本的控制工程基础知识，包括时域分析 法、根轨迹方法、频域分析法、离散系统、非线性系 统分析等，能够应用控制理论的基本理论和基本方法 分析自动化领域复杂工程问题； 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结 果，分析自动化领域复杂控制工程问题，形成深刻认 识并得出有效结论。 课程目标 2 1.工程知识 4.研究 1-2 掌握基本的控制工程基础知识，时域分析法、根 轨迹方法、频域分析法、离散系统、非线性系统分 析，能够应用其基本理论和基本方法分析自动化领域 复杂控制工程问题； 4-1 能够采用正确的方法对自动化系统相关的各种特 性、信息和指标特征等进行研究和实验验证； 课程目标 2 2.问题分析 4.研究 2-3 能够应用数理和工程基本原理，结合文献调研结 果，分析自动化领域复杂工程问题，形成深刻认识并 得出有效结论。 4-1 能够采用正确的方法对自动化系统相关的各种特 性、信息和指标特征等进行研究和实验验证； 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程 目标 学时安排 第一章 自动控制 的一般概念 讲授、专题研讨 课程目标 1、2 4 第二章 控制系统 的数学模型 讲授 课程目标 1、2 10 第三章 线性系统 的时域分析法 讲授 课程目标 1、2、3 12 第四章 线性系统 的根轨迹法 讲授 课程目标 1、2、3 8 第五章 线性系统 的频域分析法 讲授 课程目标 1、2、3 12 第六章 线性系统 的校正方法 讲授 课程目标 1、2、3 6 第七章 线性离散 讲授 课程目标 1、2、3 6
系统的分析与校正 剪八章非线仕括 讲损 课程目标1、2、3 制系统分析 6 合计 64学时 (二)具体内容 第1章自动控制的一般概念 【学习目标】 1.掌握自动控制系统的基本概念和术语。 2.掌握对自动控制系统的基本要求。 3.了解我国自动控制技术和理论的发展历史，激发学生的爱国热情和民族自案 感。 【学习内容】 自动控制的一般概 第1章 ☑理论/口实践 学时 1一级知识点 自动控制的基本原理与方式；对自动控制系统的基本要求。 》一级知识占 反馈控制： 控制系统的三大性能。 【学习重点】 1.反馈控制的基本原理 2.控制系统的稳定性 【学习难点】 1.闭环控制 2.稳定性的定义 第2章控制系统的数学模型 【学习目标】 1掌握数学模型的定义。 2.掌握得到数学模型方法 【学习内容】
—3— 系统的分析与校正 第八章 非线性控 制系统分析 讲授 课程目标 1、2、3 6 合计 64 学时 （二）具体内容 第 1 章 自动控制的一般概念 【学习目标】 1.掌握自动控制系统的基本概念和术语。 2.掌握对自动控制系统的基本要求。 3.了解我国自动控制技术和理论的发展历史，激发学生的爱国热情和民族自豪 感。 【学习内容】 第 1 章 自动控制的一般概 念 理论/□实践 学时 4 1.一级知识点 自动控制的基本原理与方式；对自动控制系统的基本要求。 2.二级知识点 反馈控制； 控制系统的三大性能。 【学习重点】 1. 反馈控制的基本原理 2. 控制系统的稳定性 【学习难点】 1. 闭环控制 2. 稳定性的定义 第 2 章 控制系统的数学模型 【学习目标】 1.掌握数学模型的定义。 2.掌握得到数学模型方法。 【学习内容】
控制系统的数学模 第2章 ☑理论/口实践 学时 10 1.一级知识点 控制系统的时域数学模型：控制系统的复域数学模型：控制系统的结构图和信 号流图。 》一级知识占 控制系统的微分方程：控制系统的传递函数。 3.三级知识点 拉普拉斯变换：结构图化筒：梅森公式。 【学习重点】 1,传递函数以及其三种表达形式 2.结构图筒化方法、梅森公式的应用 【学习难点】 L.拉普拉斯变换及逆变换 2.结构图化筒 第3章线性系统的时域分析法 【学习目标】 1.掌握典型的二阶系统的时域分析 2.掌握线性系统的稳定性分析和稳态误差的计算。 【学习内容】 线性系统的时域分 第3章 ☑理论/口实践 学时 析法 1,一级知识点 二阶系统的时域分析：线性系统的稳定性分析：线性系统的稳态误差计算 2二级知识点 各阶系统对各种典型的响应：稳定性的定义和判断：稳态误差的计算方法： 3.三级知识点 稳定的充分必要条件：劳斯判据和赫尔维茨判据位置、速度和加速度误差系 数。 【学习重点】 1,稳定的充分必要条件 2.劳斯判据 -4
—4— 第 2 章 控制系统的数学模 型 理论/□实践 学时 10 1.一级知识点 控制系统的时域数学模型；控制系统的复域数学模型；控制系统的结构图和信 号流图。 2.二级知识点 控制系统的微分方程；控制系统的传递函数。 3.三级知识点 拉普拉斯变换；结构图化简；梅森公式。 【学习重点】 1. 传递函数以及其三种表达形式 2. 结构图简化方法、梅森公式的应用 【学习难点】 1. 拉普拉斯变换及逆变换 2. 结构图化简 第 3 章 线性系统的时域分析法 【学习目标】 1.掌握典型的二阶系统的时域分析。 2.掌握线性系统的稳定性分析和稳态误差的计算。 【学习内容】 第 3 章 线性系统的时域分 析法 理论/□实践 学时 12 1.一级知识点 二阶系统的时域分析；线性系统的稳定性分析；线性系统的稳态误差计算。 2.二级知识点 各阶系统对各种典型的响应；稳定性的定义和判断；稳态误差的计算方法； 3.三级知识点 稳定的充分必要条件；劳斯判据和赫尔维茨判据；位置、速度和加速度误差系 数。 【学习重点】 1. 稳定的充分必要条件 2. 劳斯判据
【学习难点】 1.劳斯判据应用 2.稳态误差的计算 第4章线性系统的根轨迹法 【学习目标】 1.掌握根轨迹的绘制方法。 1.掌握利用根轨迹分析系统的三大性能。 【学习内容】 线性系统的根轨迹 第4章 ☑理论/口实践 学时 8 1.一级知识点 根轨迹的基本概念；根轨迹绘制的基本法则；广义根轨迹；根轨迹分析系统。 2.二级知识点 幅值条件： 相角条件：根轨迹的绘制方法： 三级知识 根轨迹的起点和终点；实轴上的根轨迹；根轨迹的渐近线。 【学习重点】 1,根轨迹的绘制 2.根轨迹的应用 【学习难点】 1,根轨迹绘制基本法则的证明 2.根轨迹的绘制 第5章线性系统的频域分析法 【学习目标】 1.掌握频率特性的定义。 2.熟练绘制Bode图，Nyquist图和nichols图。 【学习内容】 线性系统的频域分 第5章 ☑理论/口实践 学时 12 析法
—5— 【学习难点】 1. 劳斯判据应用 2. 稳态误差的计算 第 4 章 线性系统的根轨迹法 【学习目标】 1.掌握根轨迹的绘制方法。 1.掌握利用根轨迹分析系统的三大性能。 【学习内容】 第 4 章 线性系统的根轨迹 法 理论/□实践 学时 8 1.一级知识点 根轨迹的基本概念；根轨迹绘制的基本法则；广义根轨迹；根轨迹分析系统。 2.二级知识点 幅值条件；相角条件；根轨迹的绘制方法； 3.三级知识点 根轨迹的起点和终点；实轴上的根轨迹；根轨迹的渐近线。 【学习重点】 1. 根轨迹的绘制 2. 根轨迹的应用 【学习难点】 1. 根轨迹绘制基本法则的证明 2. 根轨迹的绘制 第 5 章 线性系统的频域分析法 【学习目标】 1.掌握频率特性的定义。 2.熟练绘制 Bode 图，Nyquist 图和 nichols 图。 【学习内容】 第 5 章 线性系统的频域分 析法 理论/□实践 学时 12
1.一级知识点 频率特性：典型环节与开环系统的频率特性频域稳定性判据；稳定裕度：颜 城性能指标 二级知识点 幅频特性；相频特性；Nyquist稳定性判据；幅值裕度；相角裕度；穿越频率； 截止频率。 3.三级知识点 任意系统的Bode图绘制；任意系统的Nyquist图绘制；颜域稳定的充要条件； 【学习重点】 L.控制系统Bode图和Nyquist图的绘制 2.Nyquist稳定性判据 3.稳定裕度 【学习难点】 L.控制系统Bode图和Wyquist图的绘制 2.Nyquist稳定性判据 第6章线性系统的校正方法 【学习目标】 1.掌握常用的校正装置 2.掌握常用的校正方法。 【学习内容】 线性系统的校正方 第6章 ☑理论/口实践 学时 6 法 级知识点 系统的设计与校正问题；常用的校正装置及其特性。 2.二级知识点 串联校正：前馈校正：复合校正。 3.三级知识点 超前校正；滞后校正；超前-滞后校正：控制系统的校正设计。 【学习重点】 1.串联校正 2.超前校正 3.滞后校正 -6
—6— 1.一级知识点 频率特性；典型环节与开环系统的频率特性；频域稳定性判据；稳定裕度；频 域性能指标。 2.二级知识点 幅频特性；相频特性；Nyquist 稳定性判据；幅值裕度；相角裕度；穿越频率； 截止频率。 3.三级知识点 任意系统的 Bode 图绘制；任意系统的 Nyquist 图绘制；频域稳定的充要条件； 【学习重点】 1. 控制系统 Bode 图和 Nyquist 图的绘制 2. Nyquist 稳定性判据 3. 稳定裕度 【学习难点】 1. 控制系统 Bode 图和 Nyquist 图的绘制 2. Nyquist 稳定性判据 第 6 章 线性系统的校正方法 【学习目标】 1.掌握常用的校正装置。 2.掌握常用的校正方法。 【学习内容】 第 6 章 线性系统的校正方 法 理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 系统的设计与校正问题；常用的校正装置及其特性。 2.二级知识点 串联校正；前馈校正；复合校正。 3.三级知识点 超前校正；滞后校正；超前-滞后校正；控制系统的校正设计。 【学习重点】 1. 串联校正 2. 超前校正 3. 滞后校正
【学习难点】 1.超前-滞后校正 第7章线性离散系统的分析与校正 【学习目标】 1,掌握离散系统的基本概念。 2.掌握离散系统的稳定性和稳态误差的计算 【学习内容】 线性离散系统的分 第7章 ☑理论/口实践 学时 析与校正 6 1.一级知识点 离散系统的基本概念：信号的采样与保持；2变换理论：离散系统的数学模型。 2.二级知识点 离散系统的稳定性与稳态误差；离散系统的动态性能分析：离散系统的校正： 离散系统的设计。 3.三级知识点 采样器；保持器；差分方程；离散系统稳定的充要条件；劳斯判据和朱利判 据。 【学习重点】 1.差分方程 2.离散系统稳定的充要条件 3.劳斯判据和朱利判据 【学习难点】 1.2变换 第8章非线性控制系统分析 【学习目标】 1.了解常见的非线性系统。 2.掌握利用相平面法和描述函数法分析系统的各种性能。 【学习内容】 第8章 非线性控制系统分析☐理论/口实践学时 6 1.一级知识点
—7— 【学习难点】 1. 超前-滞后校正 第 7 章 线性离散系统的分析与校正 【学习目标】 1.掌握离散系统的基本概念。 2.掌握离散系统的稳定性和稳态误差的计算。 【学习内容】 第 7 章 线性离散系统的分 析与校正 理论/□实践 学时 6 1.一级知识点 离散系统的基本概念；信号的采样与保持；z 变换理论；离散系统的数学模型。 2.二级知识点 离散系统的稳定性与稳态误差；离散系统的动态性能分析；离散系统的校正； 离散系统的设计。 3.三级知识点 采样器；保持器；差分方程；离散系统稳定的充要条件；劳斯判据和朱利判 据。 【学习重点】 1. 差分方程 2. 离散系统稳定的充要条件 3. 劳斯判据和朱利判据 【学习难点】 1. z 变换 第 8 章 非线性控制系统分析 【学习目标】 1.了解常见的非线性系统。 2.掌握利用相平面法和描述函数法分析系统的各种性能。 【学习内容】 第 8 章 非线性控制系统分析 □理论/□实践 学时 6 1.一级知识点