《计算机控制技术》教学大纲

《计算机控制技术》教学大纲（本科）

《计算机控制技术》教学大纲

课程编号 ：

课程名称 ：《计算机控制技术》/《The Technology of a Computer Control》 学时/学分：48/ 3（含实验8学时）

先修课程 ：《微型计算机原理》、《单片机原理》、《自动控制理论》、《程序设计》、

《过程检测及仪表》

适用专业 ：自动化，电气工程及其自动化

开课学院（部）、系(教研室)：自动化学院模式识别与智能系统系

一、课程的性质与任务

《计算机控制技术》是自动化专业的专业课，和毕业设计前后衔接（分别为

四年级的上、下学期），共同完成本专业培养学生专业知识和实际工作能力的任务。本课程培养自动化专业本科生熟悉计算机的最新发展动态，掌握计算机在自动化领域中的应用

通过本课程的学习，要使学生获得： 1．计算机控制系统的组成与典型应用方式 2．控制系统信号的输入/输出接口与通道 3．数字程序控制技术 4．常规数字控制器的设计 5．现代控制技术 6．应用程序设计 7．计算机控制系统设计

等方面的基本概念、基本理论和基本设计技能，学生在学完本课程后，结合其他课程内容和毕业论文设计，可具备一定的开发计算机控制系统的能力。

二、课程的教学内容、基本要求及学时分配

（一）教学内容

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《计算机控制技术》教学大纲（本科）

1．计算机控制系统的组成与典型应用方式

计算机控制系统概述，工业控制机的组成结构及特点，计算机控制系统的发展概况及趋势

2．控制系统信号的输入/输出接口与通道

过程输入输出通道概述，数字量输入输出通道，模拟量输出通道，模拟量输入通道，数据的采样及保持，常用输出驱动电路

3．数字程序控制技术

数字程序控制基础，逐点比较法插补原理，直线插补，圆弧插补 4．常规数字控制器的设计

数字控器的连续化设计，PID控制器的离散化设计，PID参数的整定，控制周期的选取，按工程二阶法设计数字控器，最少拍数字控制器的直接设计，达林算法，设计实例，可补充讲解其它的控制算法，如自整定参数的PID控制器

5．现代控制技术

状态空间的离散模型，采用状态空间的输出反馈设计法，采用状态空间的极点配置设计法，可补充讲解其它的先进控制算法 6．应用程序设计

软件设计技术，数据结构及其应用技术，测量数据预处理技术，数字控制器的工程实现，系统的有限字长数值问题，软件抗干扰技术

7．计算机控制系统设计

系统设计的原则与步骤，系统的工程设计与实现，炉温控制系统设计举例。 （二）基本要求

1.正确理解下列基本概念：

计算机控制系统，输入/输出接口与通道，量化误差，数字程序控制，逐点比较法，数字控制器，数字控器的连续化设计，工程二阶法，数字控制器的直接设计，最少拍数字控制器，状态空间的离散模型，极点配置，数据预处理，数字滤波器

2.正确理解下列基本方法和公式并能正确运用：

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《计算机控制技术》教学大纲（本科）

计算机控制系统的组建方法，逐点比较法，连续控制器离散化方法，工程二阶法，控制周期的选择方法，PID参数的整定方法，状态空间模型的离散化方法，数字滤波算法。 3.牢固掌握下列公式：

逐点比较法的误差表达式，PID控制器的时域表达式，工程二阶理想开环模型表达式，状态空间方程解的表达式。 4.能运用本课程的基本方法设计一个控制系统。 （三）学时分配

本课程的理论教学时数为40学时，课内外学时比例为1:2，课内学时分配如下表：

教学环节 讲 课 课程内容 学时 计算机控制系统的组成与典型应用方式 控制系统信号的输入/输出接口与通道 数字程序控制技术 常规数字控制器的设计 现代控制技术 应用程序设计 计算机控制系统设计 合 计

3 6 4 10 5 4 4 36 1 1 2 4 3 7 5 12 5 4 4 40 习 题 课 小 计 （四）课程内容的重点、难点

1．计算机控制系统的组成与典型应用方式

计算机控制系统的组建方法

2．控制系统信号的输入/输出接口与通道

模拟量输出通道，模拟量输入通道，数据的采样及保持，量化误差 3．数字程序控制技术

逐点比较法插补原理，直线插补 4．常规数字控制器的设计

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《计算机控制技术》教学大纲（本科）

PID控制器的离散化，PID参数的整定，控制周期的选取，按工程二阶法设计数字控器，最少拍数字控制器的直接设计 5．现代控制技术

状态空间的离散模型，采用状态空间的输出反馈设计法 6．应用程序设计

测量数据预处理技术，软件抗干扰技术，数字滤波算法 7．计算机控制系统设计

系统设计的原则与步骤

三、课程改革与特色

本门课程全程使用多媒体教学，除开设有实验课外，还使用了MATLAB进行控制系统仿真，通过仿真可看到算法、参数、扰动形式的变化对控制效果的影响。

四、推荐教材及参考书

推荐教材：

《微型计算机控制技术》

作 者：于海生

出版社：清华大学出版社

出版或修订时间：1999.3

参考书：

《微型技术机控制技术》

主 编： 赖寿宏 出版社：机械工业出版社 出版或修订时间：2002.6

《微型计算机接口技术及应用》

主 编：刘乐善

出版社：华中理工大学出版社 出版或修订时间：2000.4

《先进PID控制MATLAB仿真》

作 者：刘金琨

出版社：电子工业出版社 出版或修订时间：2004.9

《计算机新型控制策略及其应用》

主 编： 袁南儿

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《计算机控制技术》教学大纲（本科）

出版社：清华大学出版社 出版或修订时间：1998.6

《神经网络控制》

主 编： 徐丽娜 出版社：电子工业出版社 出版或修订时间：2003.2

《Computer-Controlled Systems Theory and Design（Third Editon）》

执 笔：张 锐审 阅：张素文审 定：李志俊

主 编： Karl j. Astrom 出版社：Prentice Hall 出版或修订时间：2002.1

日 期：2005.6 日 期：2005.6 5