电气与控制工程学院 课程教学大纲 课程名(COURSE TITLE): 计算机控制系统 课程代码(COURSE CODE): 7053001 学分(CREDIT VALUE): 2 开课单位(DEPARTMENT/UNIT): 自动化系 版本(VERSION): DG7053001-202111自动化 课程负责人(COURSE COORDINATOR): 曲亚鑫（签章） 北方工业大学电气与控制工程学院 2021年11月
电气与控制工程学院 课程教学大纲 课 程 名（COURSE TITLE）： 计算机控制系统 课程代码（COURSE CODE）： 7053001 学 分（CREDIT VALUE）： 2 开课单位（DEPARTMENT/UNIT）： 自动化系 版 本（VERSION）： DG7053001-202111 自动化 课程负责人（COURSE COORDINATOR）： 曲亚鑫 (签章) 北方工业大学 电气与控制工程学院 2021 年 11 月
目录 1课程基本信息 .3 2毕业要求与课程目标 .4 2.1本课程支撑的毕业要求观测点 4 2.2课程目标 2.3毕业要求与课程目标的关系。 3课程内容及安排 3.1课程学时总体安排 6 3.2知识单元内容和预期学习目标， 6 4课堂教学设计和实施载体。 5课堂实验教学 d 5.1实验名称和安排 5.2实验要求和教学组织 -10 5.3实验预习和实验报告要求 11 5.4实验教学在能力培养方面的具体措施 .12 6课程考核方案和依据 1 6.1课程考核方案 12 6.2课程各考核项评价依据和标准 12 7本次修订说明 14 8其他需要说明的问题 14
2 目 录 1 课程基本信息.............................................................................................................................. 3 2 毕业要求与课程目标.........................................................................................................4 2.1 本课程支撑的毕业要求观测点....................................................................................4 2.2 课程目标...........................................................................................................................4 2.3 毕业要求与课程目标的关系....................................................................................... 6 3 课程内容及安排..........................................................................................................................6 3.1 课程学时总体安排.........................................................................................................6 3.2 知识单元内容和预期学习目标...................................................................................6 4 课堂教学设计和实施载体......................................................................................................... 8 5 课堂实验教学.............................................................................................................................. 9 5.1 实验名称和安排............................................................................................................. 9 5.2 实验要求和教学组织.................................................................................................. 10 5.3 实验预习和实验报告要求..........................................................................................11 5.4 实验教学在能力培养方面的具体措施................................................................... 12 6 课程考核方案和依据...............................................................................................................12 6.1 课程考核方案................................................................................................................12 6.2 课程各考核项评价依据和标准..................................................................................12 7 本次修订说明............................................................................................................................ 14 8 其他需要说明的问题...............................................................................................................14
1课程基本信息 课程名称（中文）计算机控制系统 课程名称（英文）Computer Control System 课程计划学时 32 课外学时建议 32 计划学时构成理论学时26 实验学时6上机学时0 课外学时要求 线上学习要求：0 自主学习建议学时：32 先修课名称 《电路》-课程编码：7021241《自动控制原理I》-课程编码：7120401 《现代检测技术》-课程编码：726891 适用专业年级 自动化专业、电气工程及其自动化专业、新能源科学与工程专业2019级及 以后年级 开课单位 自动化系 计算机控制与总线接口技术是自动化专业、电气工程及其自动化专业和 新能源科学与工程专业的专业选修课。通过本课程的学习使学生掌握计算机 控制系统主要的描述、分析、设计及实现方法和技术，使学生能够将计算机 课程简介 支术和自动控制理论应用于工业生产过程。课程内容包括：信号变换原理 差分方程及z变换，脉冲传递函数，离散系统分析，数字控制器设计，计算 机输入输出接口技术，人机接口技术，现场总线与网络化控制系统，计算机 系统的工程设计和抗干扰技术等。 基础资料： (1)《计算机控制系统》孙德辉李志军史运涛董哲.国防工业出版社。 2010ISBN:9787118067385 (2)《计算机控制系统实验指导书》（电子版）北方工业大学电控实验中心 教材和学习资源 控制系统实验室，2020年编 参考资料： (1)《计算机控制系统》.高金源夏洁.清华大学出版社.2007.ISBN: 9787302136002 (2)(计算机控制系统》第2版.王锦标.清华大学出版社.2008 大纲版本号DG7053001-202111自动化 前一版本号 DG7053001-201601自动化 大纲修订人 曲亚鑫、郑勇 修订时间 2021.11 课程负责人 徐继宁 (签字) 实验教学审核人 胡长斌 (签字)
3 1 课程基本信息 课程名称（中文） 计算机控制系统 课程名称（英文） Computer Control System 课程计划学时 32 课外学时建议 32 计划学时构成 理论学时 26 实验学时 6 上机学时 0 课外学时要求 线上学习要求：0 自主学习建议学时：32 先修课名称 《电路》-课程编码：7021241 《自动控制原理 I》-课程编码：7120401 《现代检测技术》-课程编码：7268911 适用专业年级 自动化专业、电气工程及其自动化专业、新能源科学与工程专业 2019 级及 以后年级 开课单位 自动化系 课 程 简 介 计算机控制与总线接口技术是自动化专业、电气工程及其自动化专业和 新能源科学与工程专业的专业选修课。通过本课程的学习使学生掌握计算机 控制系统主要的描述、分析、设计及实现方法和技术，使学生能够将计算机 技术和自动控制理论应用于工业生产过程。课程内容包括：信号变换原理， 差分方程及 z 变换，脉冲传递函数，离散系统分析，数字控制器设计，计算 机输入输出接口技术，人机接口技术，现场总线与网络化控制系统，计算机 系统的工程设计和抗干扰技术等。 教材和学习资源 基础资料： （1）《计算机控制系统》孙德辉 李志军 史运涛 董哲. 国防工业出版社. 2010 ISBN:9787118067385 （2）《计算机控制系统实验指导书》(电子版）北方工业大学电控实验中心 控制系统实验室，2020 年编 参考资料： （1）《计算机控制系统》.高金源 夏洁. 清华大学出版社. 2007. ISBN： 9787302136002 （2）《计算机控制系统》第 2 版.王锦标. 清华大学出版社. 2008. ISBN:9787302171812 大纲版本号 DG7053001-202111 自动化 前一版本号 DG7053001-201601 自动化 大纲修订人 曲亚鑫、郑勇 修订时间 2021.11 课程负责人 徐继宁 （签字） 实验教学审核人 胡长斌 （签字）
专业负责人 李志军 审核时间 2021.11 学院批准人 徐继宁（签字） 批准时间 2021.11 2毕业要求与课程目标 2.1本课程支撑的毕业要求观测点 本课程是专业选修课，仅自动化专业2019版培养方案为本课程设置了2个 毕业要求观测点，具体描述如下： (1)毕业要求指标点1-1：学科基础 能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于自动化相关领域复杂工程 问题的表述。 (2)毕业要求指标点7-2：影响分析 能够从环境保护和可持续发展的角度，分析自动化领域工程实践的可持续 性，评价其可能对环境、社会造成的影响。 2.2课程目标 根据自动化专业毕业要求指标点，本课程设置了5个课程知识能力目标（简 称：KX)。另根据教育部和学校要求，课程设置了1个思政目标 JK-1目标1：认知和理解计算机控制系统相关术语和基本概念 能够复述计算机控制系统的组成，可以根据不同原则进行系统分类：理解并 解释计算机控制系统的硬件构成、输入和输出接口的类型：复述并区分计算机控 制系统相关软件的类型和应用特点，能够理解并说明计算机控制系统的形成与发 展过程。 JK-2目标2：理解计算机控制系统的基础理论和方法，并能应用计算 能够理解、解释和证明采样定理，复述并从至少两个角度理解的Z变换的定 义，能够利用定义和Z变换性质，通过部分分式法、留数法和查表方法完成系统 Z变换和方法Z反变换的计算，能够理解Z变换收敛域在系统分析中的约束。 能够为基本计算机控制系统建立不同的数学描述，包括差分方程描述，Z传 递函数描述、离散状态方程描述，可以完成各种描述形式的相互转换。 4
4 专业负责人 李志军 审核时间 2021.11 学院批准人 徐继宁（签字） 批准时间 2021.11 2 毕业要求与课程目标 2.1 本课程支撑的毕业要求观测点 本课程是专业选修课，仅自动化专业 2019 版培养方案为本课程设置了 2 个 毕业要求观测点，具体描述如下： （1）毕业要求指标点 1-1：学科基础 能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于自动化相关领域复杂工程 问题的表述。 （2）毕业要求指标点 7-2：影响分析 能够从环境保护和可持续发展的角度，分析自动化领域工程实践的可持续 性，评价其可能对环境、社会造成的影响。 2.2 课程目标 根据自动化专业毕业要求指标点，本课程设置了 5 个课程知识能力目标（简 称：JK-X）。另根据教育部和学校要求，课程设置了 1 个思政目标。 JK-1 目标 1 ：认知和理解计算机控制系统相关术语和基本概念 能够复述计算机控制系统的组成，可以根据不同原则进行系统分类；理解并 解释计算机控制系统的硬件构成、输入和输出接口的类型；复述并区分计算机控 制系统相关软件的类型和应用特点，能够理解并说明计算机控制系统的形成与发 展过程。 JK-2 目标 2：理解计算机控制系统的基础理论和方法，并能应用计算 能够理解、解释和证明采样定理，复述并从至少两个角度理解的 Z 变换的定 义，能够利用定义和 Z 变换性质，通过部分分式法、留数法和查表方法完成系统 Z 变换和方法 Z 反变换的计算， 能够理解 Z 变换收敛域在系统分析中的约束。 能够为基本计算机控制系统建立不同的数学描述，包括差分方程描述，Z 传 递函数描述、离散状态方程描述，可以完成各种描述形式的相互转换
能够解释、推导和理解S平面、Z平面和W平面之间的关系，熟练完成计算 机控制系统的稳定性分析，会计算线性MIS0系统的稳态误差，能够借助解析求 解和仿真手段分析各类线性系统的时域动态特性。 JK-3目标3：理解计算机控制系统的基本设计方法并能直接应用 区分计算机控制系统的间接设计法和间接设计方法的概念，能够进行分类、 对比和识别。 理解并解释离散PID控制算法及其工程改进，能熟练完成SIS0系统的PID 参数整定。 能够针对模型已知的系统完成计算机控制系统的直接设计，包含有纹波、无 纹波最少拍和有限拍控制器设计。了解并能复述纯滞后对象的计算机控制设计方 法(Dahlin控制算法，Smith控制算法)。 以模糊控制为例，了解计算机控制系统中先进控制算法的基本原理与设计方 法，能够在matlab上完成模糊PID控制的仿真 JK-4目标4：实现计算机控制系统的工程应用 理解计算机控制系统的工程设计方法，能够按照既定步骤完成系统设计。 理解、解释并能解决数字PD控制算法工程实现过程中的问题，对抗抗干扰 技术有系统的认知，并能其解释系统控制的相关典型现象 能够识别和解释计算机控制系统的输入通道、输出通道和人机接口技术的相 关概念和结构特点，能够从现场总线控制系统的角度理解计算机控制系统的接口 和通讯问题。 了解并能复述现场总线技术的概念、相关技术基础，以CW总线控制网络为 案例理解多层级工厂自动化的原理和体系。 JK-5目标5：分析计算机控制系统的可持续发展 分析计算机控制系统的发展沿革、现有技术水平和未来趋势，从环境保护和 可持续发展的角度，理解并解释自动化领域工程实践的可持续性发展的影响因 素，评价其可能对环境、社会发展造成的影响。 JK6目标6：建立科学世界观，以及符合社会主义道德要求的价值观
5 能够解释、推导和理解 S 平面、Z 平面和 W 平面之间的关系，熟练完成计算 机控制系统的稳定性分析，会计算线性 MISO 系统的稳态误差，能够借助解析求 解和仿真手段分析各类线性系统的时域动态特性。 JK-3 目标 3：理解计算机控制系统的基本设计方法并能直接应用 区分计算机控制系统的间接设计法和间接设计方法的概念，能够进行分类、 对比和识别。 理解并解释离散 PID 控制算法及其工程改进，能熟练完成 SISO 系统的 PID 参数整定。 能够针对模型已知的系统完成计算机控制系统的直接设计，包含有纹波、无 纹波最少拍和有限拍控制器设计。了解并能复述纯滞后对象的计算机控制设计方 法（Dahlin 控制算法，Smith 控制算法）。 以模糊控制为例，了解计算机控制系统中先进控制算法的基本原理与设计方 法，能够在 matlab 上完成模糊 PID 控制的仿真 JK-4 目标 4：实现计算机控制系统的工程应用 理解计算机控制系统的工程设计方法，能够按照既定步骤完成系统设计。 理解、解释并能解决数字 PID 控制算法工程实现过程中的问题，对抗抗干扰 技术有系统的认知，并能其解释系统控制的相关典型现象。 能够识别和解释计算机控制系统的输入通道、输出通道和人机接口技术的相 关概念和结构特点，能够从现场总线控制系统的角度理解计算机控制系统的接口 和通讯问题。 了解并能复述现场总线技术的概念、相关技术基础，以 CAN 总线控制网络为 案例理解多层级工厂自动化的原理和体系。 JK-5 目标 5：分析计算机控制系统的可持续发展 分析计算机控制系统的发展沿革、现有技术水平和未来趋势，从环境保护和 可持续发展的角度，理解并解释自动化领域工程实践的可持续性发展的影响因 素，评价其可能对环境、社会发展造成的影响。 JK-6 目标 6：建立科学世界观，以及符合社会主义道德要求的价值观
2.3毕业要求与课程目标的关系 毕业要求观测点支撑程度 课程目标 贡献度 K-1:认知和理解计算机控制系统相关术语和基 15% 本概念 JK-2:理解计算机控制系统的基础理论和方法， 1工程知识1-1 M 并能应用计算 K-3:理解计算机控制系统的基本设计方法并能 30% 直接应用 JK-4:实现计算机控制系统的工程应用 25% 7环境 7-2 L JK-5:分析计算机控制系统的可持续发展 100% 3课程内容及安排 3.1课程学时总体安排 课程性质：专业选修课 课内/实验/上机/课外学时：26/6/0/32 理论课习题课 实验 研讨社会实践项目任务在线学习 其他 (小时) (小时) (小时) (小时) (小时) (小时) (小时) (小时) 课课课课课课课课课课课课 课课课 内 课外 内外 外 内外 内外 内外内外 内 外 内 242000662200040000 3.2知识单元内容和预期学习目标 本课程内容分为4章，1个学生研讨环节，配有3个课内实验，具体学习环 节安排如下。 知识单元 章、节、点 学习预期结果（课程知识能力目标） 课程学时 目标课内课外 第1章 计算机控制系统概述 理解计算机控制系统相关的基本概念和基本原理，能 1.1计算机控制系统够掌握计算机控制系统的原理、组成和分类，计算机 的概念 1.2计算机控制系统 控制系统的硬件构成、输入和输出接口，计算机控制 JK-1 2 2 JK-6 的组成 系统的软件，列举并区分常见的计算机控制系统及其 1.3计算机控制系纺 的类型 特点。能够复述并解释计算机控制系统的形成和发展
6 2.3 毕业要求与课程目标的关系 毕业要求 观测点 支撑程度 课程目标 贡献度 1 工程知识 1-1 M JK-1：认知和理解计算机控制系统相关术语和基 本概念 15% JK-2：理解计算机控制系统的基础理论和方法， 并能应用计算 30% JK-3：理解计算机控制系统的基本设计方法并能 直接应用 30% JK-4：实现计算机控制系统的工程应用 25% 7 环境 7-2 L JK-5：分析计算机控制系统的可持续发展 100% 3 课程内容及安排 3.1 课程学时总体安排 课程性质：专业选修课 课内/实验/上机/课外学时:26/6/0/32 理论课 （小时） 习题课 （小时） 实验 （小时） 研讨 （小时） 社会实践 （小时） 项目任务 （小时） 在线学习 （小时） 其他 （小时） 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课外 24 20 0 0 6 6 2 2 0 0 0 4 0 0 0 0 3.2 知识单元内容和预期学习目标 本课程内容分为 4 章，1 个学生研讨环节，配有 3 个课内实验，具体学习环 节安排如下。 知识单元 学习预期结果（课程知识能力目标） 课程 目标 学时 章、节、点 课内 课外 第 1 章 计算机控制系统概述 1.1 计算机控制系统 的概念 1.2 计算机控制系统 的组成 1.3 计算机控制系统 的类型 理解计算机控制系统相关的基本概念和基本原理，能 够掌握计算机控制系统的原理、组成和分类，计算机 控制系统的硬件构成、输入和输出接口，计算机控制 系统的软件，列举并区分常见的计算机控制系统及其 特点。能够复述并解释计算机控制系统的形成和发展 JK-1 JK-6 2 2
.4计算机控制系统规律，以及我国计算机控制系统的发展历程。 的形成和发展 能够推导和解释时域采样定理，完成信号的恢复与重 构。(1)数学模型建立：能够理解、分辨线性离散系 统的采样、量化和保持过程，类比线性连续系统，通 过计算得到不同结构离散系统的脉冲传递函数模型， 包括环节串并联、开环与闭环系统、采样开关的不同 第2章 计算机控制系统的理 位置、零阶保持器和采样周期的影响等；(2)模型转 论基础 化：能够使用变换、图表绘制等数学工具，实现线 2.1计算机控制信号 性离散系统不同数学模型之间的转化：差分方程、脉 中传递函数、动态结构图：(3)解释理解：能理解线K-2 6 性离散系统稳定的充要条件，进行不同方式的描述、 方程 2.3脉冲传递函数 解释和转化，并可以列举实例进行说明：能够从数学 2.4采样系密稳定性 判别和稳态误差 模型和物理现象的不同角度理解和解释系统结构参数 与性能指标之间的关系：(4)方法应用和数学计算： 能够运用特征方程求根、J加ly判据、双线性变换等方 法进行系统稳定性判别：能够正确使用终值定理和静 态误差系数法计算稳态误差，熟练计算单输入系统的 稳态误差。 理解并分辨计算机控制系统的间接设计法和直接设计 第3章 法：能完成系统离散化理解、解释并正确应用PID控 计算机控制系统的设 计方法 制算法的离散化方式，其工程改进形式，包括：位置 型算式和增量型算式，抗积分饱和、测量值微分等形 3.1数字控制器的间 接设计 3.2PID控制算法及其能够针对模型已知的系统完成计算机控制系统的直接 JK-31010 改进形式 3.3数字控制器的直设计，包含有纹波和无纹波最少拍、有限拍控制器设 接设计方法 计：了解计算机控制系统先进控制算法中的模糊控制 3.4先进控制算法 模糊控制 的原理与设计方法，能够在MATLAB上完成模糊PID 制的仿真
7 1.4 计算机控制系统 的形成和发展 规律，以及我国计算机控制系统的发展历程。 第 2 章 计算机控制系统的理 论基础 2.1 计算机控制信号 分析 2.2 Z变换及系统差分 方程 2.3 脉冲传递函数 2.4 采样系统稳定性 判别和稳态误差 能够推导和解释时域采样定理，完成信号的恢复与重 构。（1）数学模型建立：能够理解、分辨线性离散系 统的采样、量化和保持过程，类比线性连续系统，通 过计算得到不同结构离散系统的脉冲传递函数模型， 包括环节串并联、开环与闭环系统、采样开关的不同 位置、零阶保持器和采样周期的影响等；（2）模型转 化：能够使用 Z 变换、图表绘制等数学工具，实现线 性离散系统不同数学模型之间的转化：差分方程、脉 冲传递函数、动态结构图；（3）解释理解：能理解线 性离散系统稳定的充要条件，进行不同方式的描述、 解释和转化，并可以列举实例进行说明；能够从数学 模型和物理现象的不同角度理解和解释系统结构参数 与性能指标之间的关系；（4）方法应用和数学计算： 能够运用特征方程求根、July 判据、双线性变换等方 法进行系统稳定性判别；能够正确使用终值定理和静 态误差系数法计算稳态误差，熟练计算单输入系统的 稳态误差。 JK-2 6 6 第 3 章 计算机控制系统的设 计方法 3.1 数字控制器的间 接设计 3.2 PID控制算法及其 改进形式 3.3 数字控制器的直 接设计方法 3.4 先进控制算法- 模糊控制 理解并分辨计算机控制系统的间接设计法和直接设计 法；能完成系统离散化理解、解释并正确应用 PID 控 制算法的离散化方式，其工程改进形式，包括：位置 型算式和增量型算式，抗积分饱和、测量值微分等形 式。 能够针对模型已知的系统完成计算机控制系统的直接 设计，包含有纹波和无纹波最少拍、有限拍控制器设 计；了解计算机控制系统先进控制算法中的模糊控制 的原理与设计方法，能够在 MATLAB 上完成模糊 PID 控 制的仿真。 JK-3 10 10
第4章 计算机控制系统的 以识和分辨计算机控制系统输入通道、计算机控制系 程应用 统输出通道：了解人机接口技术、抗干扰技术的内容 A1PID控制算法的T 并能直接应用解释相关现象。 程实现 4.2过程控制输入输 理解计算机控制系统的工程设计方法和步骤的特点利瓜-4 6 6 出通道 程视角的解决方案。 JK-6 4.3人机接口技术 4.4抗干扰技术 认识并理解现场总线控制系统，包括现场总线技术基 4.5计算机控制系纷 础、总线系统典型结构CAN总线及其控制网络和工厂 的工程设计 4.6现场总线控制系 动化的应用 学生分组学习目前已有的计算机控制系统，了解目前 学生课堂研讨环节 常见的计算机控制系统的现有技术及其发展，从环璃瓜5 计算机控制技术的 深护和可持续发展的角度，分析自动化领域工程实践K-6 2 6 持续发展 的可持续性，并评价其可能对环境、社会造成的影响 (1)在实验开始前能解释实验相关理论，在MATLAB上 课程实验 建立必要的仿真模型。在实验过程中正确使用实验设 计算机控制基础」 备，安全操作并正确记录数据：能合理解决实验中遇 K-2 数字PID控制实验 到的问题：对实验过程有反思的意识： JK-3 6 6 二维模糊控制器实 三个必做实验，其日 (②)能够正确处理实验数据，按照需要绘制曲线：能用 实验为选做 科学的原理方法分析实验结果，得到结论并进行合理 的书面陈述。 4课堂教学设计和实施载体 知识单元 课程目标 学习场景/教学模式 实施载体 章 节/月 第1章自控系统基本概念 1.1计算机控制系统的概念 案例引导、课堂讲授 讲义教案 1.2计算机控制系统的组成 课堂讲授 讲义教率 1.3计算机控制系统的类型 举例总结、课堂讲授 图片认知，讲义教案
8 第 4 章 计算机控制系统的工 程应用 4.1 PID控制算法的工 程实现 4.2 过程控制输入输 出通道 4.3 人机接口技术 4.4 抗干扰技术 4.5 计算机控制系统 的工程设计 4.6 现场总线控制系 统 认识和分辨计算机控制系统输入通道、计算机控制系 统输出通道；了解人机接口技术、抗干扰技术的内容 并能直接应用解释相关现象。 理解计算机控制系统的工程设计方法和步骤的特点和 工程视角的解决方案。 认识并理解现场总线控制系统，包括现场总线技术基 础、总线系统典型结构 CAN 总线及其控制网络和工厂 自动化的应用 JK-4 JK-6 6 6 学生课堂研讨环节 计算机控制技术的可 持续发展 学生分组学习目前已有的计算机控制系统，了解目前 常见的计算机控制系统的现有技术及其发展，从环境 保护和可持续发展的角度，分析自动化领域工程实践 的可持续性，并评价其可能对环境、社会造成的影响。 JK-5 JK-6 2 6 课程实验 计算机控制基础、 数字 PID 控制实验、 二维模糊控制器实验 三个必做实验，其它 实验为选做 (1)在实验开始前能解释实验相关理论，在 MATLAB 上 建立必要的仿真模型。在实验过程中正确使用实验设 备，安全操作并正确记录数据；能合理解决实验中遇 到的问题；对实验过程有反思的意识； (2)能够正确处理实验数据，按照需要绘制曲线；能用 科学的原理方法分析实验结果，得到结论并进行合理 的书面陈述。 JK-2 JK-3 6 6 4 课堂教学设计和实施载体 课程目标 知识单元 学习场景/教学模式 实施载体 章 节/目 JK-1 JK-6 第 1 章 自控系统基本概念 1.1 计算机控制系统的概念 案例引导、课堂讲授 讲义教案 1.2 计算机控制系统的组成 课堂讲授 讲义教案 1.3 计算机控制系统的类型 举例总结、课堂讲授 图片认知，讲义教案
课堂讲授、归纳总结，以我国计算机 1.4计算机控制系统的形成和发展 控制系统发展历程中技术受限的 讲义教案 子让学生意识到计算机控制系统对 社会主义建设的重要性。 第2章计算机控制系统的理论基 2.1计算机控制信号分析 课堂讲授、引导归钠 讲义教案 JK-2 2.2Z变换及系统差分方程 案例引导、翻转课堂 进义教率、习题解析 JK-62.3脉冲传递函数 案例引导、演绎总结 进义教案、习题解析 2.4采样系统稳定性判别和稳态误 讲义教案、习题解析、随 翻转课堂、讨论练习 堂练习 第3章计算机控制系统的设计方法 课堂讲授、理论讲解 讲义教案、习趣解析 3.1数字控制器的间接设计 JK-3 JK-6 3.2PID控制算法及其改进形式 翻转课堂、课堂讲投 讲义教案 3.3数字控制器的直接设计方法 课堂讲授 讲义数案 3.4先进控制算法-模糊控制 课堂讲授、应用举例 讲义教案 第4章 计算机控制系统的工程应用 翻转课堂、课堂讲授 讲义教案 4.1PID控制算法的工程实现 4.2过程控制输入输出通道 课堂讲授、应用举例 讲义数案 4.3人机接口技术 课堂讲授、应用举例 讲义教案 4.4抗干扰技术 课堂讲授 讲义教案 4.5计算机控制系统的工程设计 课堂讲授 讲义教案 4.6现场总线控制系统 课堂讲授 讲义教案 学生课堂研讨环节 课前学生分组，每组学习一种常见的 JK-5 控制系统 课堂中依次由每名学生进行该控制 学生准备的ppt 计算机控制技术的可持续发展 系统的pmt讲解 5课堂实验教学 本课程建议完成以下实验，其中必做3个，选做1个。 5.1实验名称和安排 序号 实验名称 实验类型 课程目标 学时 备注 1 计算机控制基础 验证性 JK-2 2 选做、实物系统实验 2 数字PID控制实验 设计性 JK-3 2 必做、实物系统+仿真实 二维模糊控制器实验 设计性 JK-3 必做、仿真实验
9 1.4 计算机控制系统的形成和发展 课堂讲授、归纳总结，以我国计算机 控制系统发展历程中技术受限的例 子让学生意识到计算机控制系统对 社会主义建设的重要性。 讲义教案 JK-2 JK-6 第 2 章 计算机控制系统的理论基础 2.1 计算机控制信号分析 课堂讲授、引导归纳 讲义教案 2.2 Z 变换及系统差分方程 案例引导、翻转课堂 讲义教案、习题解析 2.3 脉冲传递函数 案例引导、演绎总结 讲义教案、习题解析 2.4 采样系统稳定性判别和稳态误 差 翻转课堂、讨论练习 讲义教案、习题解析、随 堂练习 JK-3 JK-6 第 3 章 计算机控制系统的设计方法 3.1 数字控制器的间接设计 课堂讲授、理论讲解 讲义教案、习题解析 3.2 PID 控制算法及其改进形式 翻转课堂、课堂讲授 讲义教案 3.3 数字控制器的直接设计方法 课堂讲授 讲义教案 3.4 先进控制算法-模糊控制 课堂讲授、应用举例 讲义教案 JK-4 JK-6 第 4 章 计算机控制系统的工程应用 4.1 PID 控制算法的工程实现 翻转课堂、课堂讲授 讲义教案 4.2 过程控制输入输出通道 课堂讲授、应用举例 讲义教案 4.3 人机接口技术 课堂讲授、应用举例 讲义教案 4.4 抗干扰技术 课堂讲授 讲义教案 4.5 计算机控制系统的工程设计 课堂讲授 讲义教案 4.6 现场总线控制系统 课堂讲授 讲义教案 JK-5 学生课堂研讨环节 计算机控制技术的可持续发展 课前学生分组，每组学习一种常见的 控制系统 课堂中依次由每名学生进行该控制 系统的 ppt 讲解 学生准备的 ppt 5 课堂实验教学 本课程建议完成以下实验，其中必做 3 个，选做 1 个。 5.1 实验名称和安排 序号 实验名称 实验类型 课程目标 学时 备注 1 计算机控制基础 验证性 JK-2 2 选做、实物系统实验 2 数字 PID 控制实验 设计性 JK-3 2 必做、实物系统+仿真实验 3 二维模糊控制器实验 设计性 JK-3 2 必做、仿真实验
4模拟PD控制实验设计性K-32必做、实物系统+仿真实验 5.2实验要求和教学组织 实验1：计算机控制基础（验证性实验） 时间安排：2学时 实验目标： 】使学牛理解堂握计算机控制系统的组成结构和相关知识： 2.掌握模数/数模转换、数字采样、滤波、信号恢复、保持、离散化处理的概念和计算材 实现方式。 学习考核内容： 模型构建、问题分析、实验设备使用、沟通交流能力等。 实验任务和活动组织： 每组1-2人，共用一个实验箱进行实验操作。 提前阅读实验指导书进行预习，独立完成实验过程，观察现象，记录数据文件，撰写实 验报告。 实验2：数字PID控制实验（设计性实验） 时间安排：2学时 实验目标： 1.要求学生掌握数字PID控制算法的原理及参数整定方法： 2.能够使用MATLAB相关语句、函数完成数字PID控制仿真并进行效果分析。 学习考核内容： 模型构建、问题分析、仿真软件使用、实验设备使用、沟通交流能力等。 实验任务和活动组织： 每组1-2人，共用一个实验箱进行实验操作 提前阅读实验指导书进行预习，独立完成实验过程，观察现象，记录数据文件，撰写实 验报告。 实验3：二维模糊控制器实验（设计性实验） 时间安排：2学时 实验目标： 1,要求学生学习并掌握常用的二维模糊控制器的设计和实现方法，研究参数变化对过 渡过程的影响： 2.能够使用MATLAB相关语句、函数完成二维模糊控制控制仿真并进行效果分析。 10
10 4 模拟 PID 控制实验 设计性 JK-3 2 必做、实物系统+仿真实验 5.2 实验要求和教学组织 实验 1：计算机控制基础（验证性实验） 时间安排：2 学时 实验目标： 1. 使学生理解掌握计算机控制系统的组成结构和相关知识； 2.掌握模数/数模转换、数字采样、滤波、信号恢复、保持、离散化处理的概念和计算机 实现方式。 学习考核内容： 模型构建、问题分析、实验设备使用、沟通交流能力等。 实验任务和活动组织： 每组 1-2 人，共用一个实验箱进行实验操作。 提前阅读实验指导书进行预习，独立完成实验过程，观察现象，记录数据文件，撰写实 验报告。 实验 2：数字 PID 控制实验（设计性实验） 时间安排：2 学时 实验目标： 1. 要求学生掌握数字 PID 控制算法的原理及参数整定方法； 2. 能够使用 MATLAB 相关语句、函数完成数字 PID 控制仿真并进行效果分析。 学习考核内容： 模型构建、问题分析、仿真软件使用、实验设备使用、沟通交流能力等。 实验任务和活动组织： 每组 1-2 人，共用一个实验箱进行实验操作。 提前阅读实验指导书进行预习， 独立完成实验过程，观察现象，记录数据文件，撰写实 验报告。 实验 3：二维模糊控制器实验（设计性实验） 时间安排：2 学时 实验目标： 1. 要求学生学习并掌握常用的二维模糊控制器的设计和实现方法，研究参数变化对过 渡过程的影响； 2. 能够使用 MATLAB 相关语句、函数完成二维模糊控制控制仿真并进行效果分析
