计算机控制技术教学大纲201003

第一篇：计算机控制技术教学大纲201003

《计算机控制技术》课程教学大纲

英文名称：Computer contrl technology

课程代码：179003105 课程类别：公共类课程（）学科类课程（）专业必修课（√）专业选修课（）其他（）

学 分： 3.5学分

总 学 时： 60 其中实践学时： 8 授课对象： 电气类专业本科

先修课程：自动控制原理 微机原理 单片机原理等

一、课程目的与任务

本课程主要学习微型计算机控制系统的构成及分类，微型机控制系统的设计方法。讲述计算机控制系统中工程的设计与控制过程设计，过程量I/O通道的构成原理及系统软硬件实现的方法，数字控制器的模拟化设计法、直接数字设计法，以及认识了解DCS和FCS系统等。

本课程旨在培养学生掌握微型计算机控制的基本概念，掌握微型计算机控制系统的基本分析方法和设计方法。要求学生从理论上掌握计算机控制系统的基本原理及应用，为学生提供有效地分析和设计计算机控制系统所需的必要的洞察力、知识和理解力。在实践过程中能利用计算机技术解决控制系统中的实际问题。通过该课程的学习能独立承担和开展计算机控制系统方面的研究工作。

二、教学基本要求

通过本课程的学习，学生应了解计算机控制技术的发展及应用前景。理解计算机控制系统的基本组成。掌握一些最基本的计算机控制系统的分析方法、较简单的软硬件的设计与实现。

三、教学内容（按章、节、目三个层次详细编写，含具体要求、重难点内容和学时分配）1 微型计算机控制系统概述（4学时）

1.1微型计算机控制系统组成（1学时）1.2微型计算机控制系统分类（1学时）

1.3 微型计算机控制系统的发展概况与趋势（1学时）1.4 控制装置种类（1学时）

重点 计算机控制系统组成，计算机控制系统分类，工业控制计算机 难点 计算机控制系统分类 输入/输出通道及接口技术（14学时）

2.1 数字量输入输出通道及接口技术（2学时）2.2 模拟量输入通道接口技术（6学时）2.2.1 多路开关及采样保持器（2学时）

2.2.2 A/D转换器与接口技术（4学时）2.3 模拟量输出通道接口技术（4学时）2.3.1 模拟量输出通道结构形式（2学时）2.3.2 D/A转换器与接口技术（2学时）2.4 硬件抗干扰技术（2学时）

重点

数字量输入输出通道及接口，模拟量输入通道，多路转换器,S/H器，ADC0809,AD574A,A/D转换接口及编程，D/A转换及接口，硬件抗干扰措施 难点 A/D转换接口及编程，D/A转换及接口顺序控制与数字控制技术（6学时）3.1 顺序控制技术（1学时）3.2 数字程序控制技术（5学时）3.2.1 数字程序控制基础（1学时）3.2.2 逐点比较法插补原理（2学时）3.2.3 步进电机控制技术（2学时）

重点 数字程序控制原理，直线插补算法，圆弧插补算法，步机电机工作原理，步进电机计算机控制

难点 逐点比较法插补算法，步进电机计算机控制方法 4.控制系统数据处理技术（4学时）4.1 测量数据预处理技术（1学时）4.2 量程自动转换和标度变换（1学时）

4.3 数字滤波技术（2学时）

重点 系统误差处理方法，量程转换，标度变换，常用数字滤波方法 难点 标度变换，常用数字滤波方法 5数字PID及其算法（10学时）

5.1 PID算法的数字实现（2学时）5.2 数字PID调节中的几个实际问题（2学时）

5.3 几种发展的PID算法（4学时）

5.4 PID参数的整定方法（2学时）

重点 数字控制器模拟化设计方法，数字PID控制算法，改进的数字PID控制器设计，数字PID参数整定方法

难点 数字PID控制算法及其改进，PID参数整定

6直接数字控制极其算法（10学时）6.1 最少拍随动系统的设计（4学时）6.2 最少拍无波纹随动系统的设计（2学时）

6.3大林算法（2学时）

6.4 数字控制器在微机系统中实现的方法（2学时）

重点 数字控制器离散化设计方法，最少拍有纹波控制，最少拍无纹波控制，大林算法 难点 最少拍有纹波控制，最少拍无纹波控制 微机控制系统设计（4学时）

7.1 微机控制系统设计方法及步骤（2学时）

7.2 微机控制系统设计举例（2学时）重点 微机控制系统设计步骤及应用

难点 微机控制系统设计步骤及应用

四、推荐教材或参考书目

（一）推荐教材：

计算机控制技术（第2版）.顾德英主编.北京邮电大学出版社.2007年

（二）参考书目：

微型计算机控制技术（第1版）潘新民，王燕芳编著.高等教育出版社.2001年 计算机控制技术（第1版）于海生编著.机械工业出版社.2007年

计算机控制技术（第1版）薛弘晔 刘原编著 西安电子科技大学出版社.2003年 大纲撰写人：喻晓红 系（教研室）意见： 学院学术委员会意见：（签字）

学院审核：（签字、盖章）年 月 日

第二篇：计算机控制技术-教学大纲-10版

研究生课程教学大纲

本课程是机械电子工程专业硕士研究生的学位课。

课程目的和任务是使学生在已学控制工程基础即经典控制理论、微机原理及接口技术等课的基础上，初步了解计算机控制技术的应用与发展概况，掌握数字控制技术的设计理论及方法。使学生掌握线性离散控制系统的z变换分析法、连续控制系统及其控制规律的离散化，计算机控制系统的模拟化设计、计算机控制系统的离散化设计及数字控制器的计算机实现方法。并能综合应用所学到的基本概念、基本知识和基本方法，紧密结合工程实际，对典型机电液控制系统进行数字控制技术的应用。课程要求学生能够进行主动学习，强调学生对知识的融会贯通和灵活运用的能力，培养学生分析问题和解决问题的能力。学生除认真参加课堂学习、课堂交流讨论外，还必须借助参考资料进行适当的训练，消化吸收和拓展课程内容；必须通过实验强化对“计算机控制技术”的感性认识，锻炼运用理论知识分析问题和解决问题的能力。

课程主要内容及学时分配：

第一章 绪论2学时

1.计算机控制系统的地位、作用和任务

2.计算机控制系统的结构和组成3.计算机控制系统的分类

4.计算机控制系统的研究课题和发展方向

第二章 线性离散系统（采样控制系统）的z变换分析法6学时

1.线性离散系统、采样定理、保持器及差分方程概念

2.z变换、性质和定理

3.z反变换原理

4.用z变换求解差分方程的方法

5.离散系统的z传递函数的求法

6.线性离散系统分析（稳定性分析和稳态误差分析）

第三章 数字程序控制技术4学时

1.数字程序控制方式

2.插补原理：直线插补和圆弧插补

3.步进电机工作原理

第四章 计算机控制系统的模拟化设计4学时

1.数字控制器模拟化设计步骤

2.数字PID控制器的设计方法和改进方法

3.了解数字PID控制器参数的整定方法

第五章 计算机控制系统的离散化设计8学时

1.数字控制器离散化设计步骤

2.最少拍控制器和最少拍无波纹控制器的设计方法

3.了解纯滞后控制方法（大林算法及史密施估计）

第六章 控制系统难点解析及Matlab仿真软件介绍（自学）2+2学时

第七章 数字控制器的计算机实现及设计实例（自学）4学时

1.数字控制器的计算机实现的方法（直接、串联、并联程序）

2.设计实例分析

第三篇：重庆理工大学实践教学大纲(实习设计)03计算机控制技术综合.

《计算机控制技术综合应用设计》课程设计大纲

开课单位:电子信息与自动化学院 开课学期:第 4学年秋季学期 学 分:3学分 学 时:48学时(3周 适用专业:自动化(0701

一、课程设计的目的与意义

本课程设计是配合《计算机控制技术》课程而开设的一门实践课程。通过课程设计,学生较系 统的完成电子系统设计(经过选题、方案论证、软硬件设计、软硬件实现、系统测试、总结报告等 基本过程 ,加深对模拟电路、数字电路、微机原理、单片机(嵌入式、DSP、PLC 等相关课程理论 知识的理解;通过课程设计,引导学生把原理分析与工程设计结合,掌握软硬件系统设计的基本方 法和一般规则,提高综合应用能力,培养学生的创新思维。

1、培养独立完成一个课题或解决实际问题的能力。

2、培养查阅资料文献的能力。

3、熟悉元器件类型,掌握合理选取元器件的规则。

4、锻炼撰写小论文和设计报告的能力。

二、课程设计的内容

本课程设计的主要内容包括:自主选题、理论设计、调试与仿真、撰写设计报告、答辩等。

1、无论什么题目,最后完成的方案必须包含 MCU 模块。除题目明确指定 MCU 之外, MCU 种类不 加限制,可在 51单片机、AVR、ARM、可编程逻辑控制器、FPGACPLD、DSP、PLC 等范围内自行选择。

2、理论设计包括方案选择、硬件系统设计、软件系统设计等。硬件设计包括单片机最小系统设 计、单元电路设计、元器件选择(须选通用芯片及参数计算;软件设计包括模块化层次结

构图、程序流程图等。通过调试与仿真,进一步完善设计,达到课程设计要求,使其更接近于实际产品。

3、撰写设计报告,对理论设计内容,调试过程及性能指标的测试进行全面总结,把实践内容上 升到理论高度,通过答辩过程展现课程设计所做的工作。

三、课程设计的方式

1、课程设计采用相对集中方式,以班为单位集中在实验室进行实训。

2、每组学生 1-3人,鼓励学生个人独立完成。

四、课程设计的基本要求

1、实验室配备计算机、相关软件,提供常见电子元器件、工具、设备,其他元器件应提前通知 实验室采购或自行购买。

2、实训教学课堂化,严格考勤制度,在课程设计期间累计旷课达到 10学时,取消考核资格。需要外出查找资料,购买电子元器件时,必须向指导教师请假,经同意后方可外出。

3、采取自主选题 +抽签方式决定学生选题,每个题目限两组学生。

4、小组成员既要分工,又要协作,同一小组成员之间可以相互探讨、协商,可以互相借鉴或参 考别人的设计方法和经验,但每个学生必须独立完成设计任务。

5、独立撰写设计报告,格式符合要求,文字(不含图形、程序不少于 3000字。

五、课程设计成绩的评定

1、按优、良、中、及格、不及格五个等级评定成绩。

2、成绩评定依据:设计质量 50%;平时成绩 20%;答辩 30%。

3、课程设计报告雷同率超过 50%者,按不及格处理。

第四篇：计算机控制技术

一、填空题

1、所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。

2、计算机控制系统的工作原理的三个步骤：实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出

3、实时性：是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件作出反应的特性。

4、计算机控制系统有哪几种典型类型：OIS、DDC、SCC、DCS、FCS、PLC5、工业计算机有哪些特点：可靠性高、实时性好、环境适应性强、模块化设计，完善的O/I通道、系统扩充性好、系统开放性好、控制软件包功能强。

二、作图题

1、作出计算机控制系统的组成框图

2、作出计算机制导控制系统（OIS）的系统框图

三、问答题

1、计算机总线大致可分为几类？其内部总线又可分为几类？

2、简述smith预估控制的基本思想。

3、常见的工业控制计算机总线体系结构有哪几种？

4、什么是数字滤波？常用的数字滤波有哪些方法？

5、工业控制计算机系统的干扰来源有哪几类？各类干扰又有哪些具体形式？

6、现场总线的定义是什么？

四、论述题

1、论述DCS、FCS各自的含义是什么？

五、计算题

关于PID控制，要求：

1、写出模拟PID控制器的控制规律及其传递函数。

2、推导出位置式数字PID的控制算式。

3、推导出增量式数字PID的控制算式。

关于模糊控制

六、设计题

现要求用80C51单片机处理A、B、C三个输入信号，其中A为0-20V的交流信号，B为0-10mA的直流电流信号，C为0/24V的直流电压开关信号，要求得到A、B信号的幅值及C信号的状态。其中ADC采用ASC0809。请补充必要的电子元器件，并将元器件正确连接（可用网络符号）。

提示：交流信号？整流，开关

第五篇：计算机控制技术

《计算机控制技术》课程综述

09热工一班姚跃辉200910610118

计算机控制是自动控制理论与计算机技术相结合而产生的一门新兴学科，计算机控制技术是随着计算机技术的发展而发展起来的。自动控制技术在许多工业领域获得了广泛的应用，但是由于生产工艺日益复杂，控制品质的要求越来越高，简单的控制理论有时无法解决复杂的控制问题。计算机的应用促进了控制理论发展，先进的控制理论和计算机技术相结合推动计算机控制技术不断前进。近年来，随着计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、网络与通信技术、微电子技术、CRT显示技术、现场总线智能仪表、软件技术以及自控理论的高速发展，计算机控制的技术水平大大提高，计算机控制系统的应用突飞猛进。利用计算机控制技术，人们可以对现场的各种设备进行远程监控，完成常规控制技术无法完成的任务，微型计算机控制已经被广泛地应用于军事、农业、工业、航空航天以及日常生活的各个领域。可以说，21世纪是计算机和控制技术获得重大发展的时代，大到载人航天飞船的研制成功，小到日用的家用电器，甚至计算机控制的家庭主妇机器人，到处可见计算机控制系统的应用。计算机控制技术的发展日新月异，作为现代从事工业控制和智能仪表研究、开发及使用的技术人员，必须不断学习，加快知识更新的速度，才能适应社会的需要，才能在工业控制领域里继续邀游。计算机控制系统是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。这里的计算机通常指数字计算机，可以有各种规模，如从微型到大型的通用或专用计算机。辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。与被控对象的联系和部件间的联系，可以是有线方式，如通过电缆的模拟信号或数字信号进行联系；也可以是无线方式，如用红外线、微波、无线电波、光波等进行联系。被控对象的范围很广，包括各行各业的生产过程、机械装置、交通工具、机器人、实验装置、仪器仪表、家庭生活设施、家用电器和儿童玩具等。控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是达到某种最优化目标。

计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机）来实现工业过程自动控制的系统。在计算机控制系统中，由于工业控制机的输入和输出时数字信号，而现场采集到得信号或送到执行机构的信号大多是模拟信号，因此与常规的按偏差控制的闭环负反馈系统相比，计算机控制系统需要有莫属转换器和数模转换器这两个环节。

计算机把通过测量元件、变送单元和模数转换器送来的数字信号，直接反馈到输入端与设定值进行比较，然后根据要求按偏差进行运算，所得到数字量输出信号经过数模转换器送到执行机构，对被控对象进行控制，使被控变量稳定在设

定值上。这种系统称为闭环控制系统。

计算机控制系统由工业控制机和生产过程两大部分组成。工业控制机硬件指计算机本身及外围设备。硬件包括计算机、过程输入输出接口、人机接口、外部存储器等。软件系统是能完成各种功能计算机程序的总和，通常包括系统软件跟应用软件。

（1）数据采集系统

在这种应用中，计算机只承担数据的采集跟处理工作，而不直接参与控制。它对生产过程各种工艺变量进行巡回检测、处理、记录及变量的超限报警，同时对这些变量进行累计分析和实时分析，得出各种趋势分析，为操作人员提供参考。

（2）直接数字控制系统

计算机根据控制规律进行运算，然后将结果经过过程输出通道，作用到被控对象，从而使被控变量符合要求的性能指标。与模拟系统不同之处在于，在模拟系统中，信号的传送不需要数字化；而数字系统必须先进行模数转换，输出控制信号也必须进行数模转换，然后才能驱动执行机构。因为计算机有较强的计算能力，所以控制算法的改变很方便。

微型计算机控制技术是一门跨学科以及应用性、技术性、综合性都很强的专业技术课程，要求具备较强的自动控制理论、微型计算机原理、模拟电子技术、数字电子技术等专业基础知识。通过学习，要求掌握计算机控制系统的控制原理和分析设计方法，具备基本的设计技能，能够设计出简单的计算机控制系统。学习该课程对我们工科专业的学生是十分重要而有用的。

09热工(1)班姚跃辉