安徽师范大学《计算机控制技术》教学大纲12级开始本科教学大纲

《计算机控制技术》教学大纲
课程性质：专业课 先修课程：自动控制原理
总学时：66 学分：3.5
理论学时：50 实验学时：16
开课学院：物理与电子信息学院 适用专业：自动化
大纲执笔人：郑睿 大纲编写时间：2012.9
教研室主任审核： 教学院长审定：
一、说明
1、课程的性质、地位和任务
计算机控制技术是电子信息工程和计算机应用与维护以及其他电子
专业必修的一门专业课程。本课程通过介绍反馈控制系统的基本工作原理
和连续控制系统的最基本的理论以及自动控制系统中常用的传感器和执
行器，使学生建立起自动控制系统的最基本概念，然后平稳地过渡到计算
机控制系统，通过对采样、数据处理、输入输出通道的设计、PID 算法、
各种抗干扰措施和大量微机测控系统实例的介绍，使学生了解或掌握计算
机控制的基本技术。本课程的教学目标是使学生掌握微型计算机在控制系
统中的应用方法，如微型计算机过程输入输出技术，数据采集系统和数据
处理方法，以及微型计算机控制系统中各种控制算法的实现方法。
2、课程教学的基本要求
1. 掌握课程中所介绍的有关自动控制、计算机控制中常用的基本术
语、定义、概念和规律，在今后的学习和工作中应能较熟练地应用这些概
念和术语。掌握自动控制、计算机控制系统的构成原理和系统的时域、频
域基本特性。掌握计算机控制系统实现中主要问题的基本处理方法（例如，
系统硬件配置， 实时软件开发，系统调试，抗干扰等）。
2．理解自动控制、计算机控制系统的基本分析方法及改善系统性能
的主要途径。要求能对简单的问题进行计算。
3．对计算机控制系统的发展趋势及所介绍的现代控制技术有所了解。
3、本课程的重点与难点
重点：计算机控制系统的硬件设计、常规及复杂控制技术
难点：总线扩展技术、最少拍控制器的设计
二、课堂教学时数及课后作业题型分配
章 目 教 学 内 容
教 学
时 数
教学方式
或 手 段
课 后 作 业
思 考 题 练 习 题
一 概述 4 讲授(多媒体) √ √
二 系统的硬件设计技术 14 讲授(多媒体) √ √
三 数字控制技术 6 讲授(多媒体) √ √
四 常规及复杂控制技术 22 讲授(多媒体) √ √
五 现代控制技术 4 讲授(多媒体) √ √
合 计 50
三、正文
第一章 概述
[教学目的]
通过本章的学习，使学生理解计算机控制系统的一般概念，掌握硬件
组成及典型应用，了解微型计算机控制系统的发展。
[重点难点]
计算机控制系统的一般概念。
[教学内容]
第一节 计算机控制系统概述
第二节 计算机控制系统
第三节 计算机控制系统的发展
[思考题]
1. 计算机控制系统的原理？
2. 实时、在线、离线的方式含义是什么？
第二章 计算机控制系统的硬件设计技术
[教学目的]
通过本章的学习，使学生理解信号的采样与量化，过程通道掌握常用
传感器和执行元件，开关量、模拟量的输入/输出通道，了解 A/D 转换与
D/A 转换技术。
[重点难点]
微型计算机的输入输出接口技术，开关量、模拟量的输入输出通道
[教学内容]
第一节 总线技术
第二节 总线扩展技术
第三节 数字量输入输出接口与过程通道
第四节 模拟量输入接口与过程通道
第五节 模拟量输出接口与过程通道
第六节 基于串行总线的计算机控制系统硬件技术
第七节 硬件抗干扰技术
[思考题]
1. 什么是接口、接口技术和过程通道？
2. 什么是串模干扰和共模干扰？
第三章 数字控制技术
[教学目的]
通过本章教学，使学生了解数字控制技术原理、插补原理、步进电机
原理。
[重点难点]
插补算法、步进电机原理
[教学内容]
第一节 数字控制基础
第二节 逐点比较法插补原理
第三节 多轴步进电机驱动控制技术
第四节 多轴伺服驱动控制技术
第四章 常规及复杂控制技术
[教学目的]
通过本章教学，使学生了解算法的基本概念，掌握计算控制系统的各
种控制技术
[重点难点]
最少拍控制器的设计、纯滞后控制技术
[教学内容]
第一节 数字控制器的连续化设计技术
第二节 数字控制器的离散化设计技术
第三节 纯滞后控制技术
第四节 串级控制技术
第五节 前馈-反馈控制技术
第六节 解耦控制技术
第五章 现代控制技术
[教学目的]
通过本章教学，使学生了解状态空间的输出反馈设计法。
[重点难点]
极点配置法、状态空间的最优设计法
[教学内容]
第一节 采用状态空间的输出反馈设计法
第二节 采用状态空间的极点配置设计法
第三节 采用状态空间的最优化设计法
[课程考试]
本课程采取笔试（闭卷，占 60％）、实验操作（占 20％）、期中测试
（占 10％）、平时成绩（占 10％）来评定学生的成绩。
四、使用教材与教学参考书目
[使用教材]
于海生，《计算机控制技术》，机械工业出版社，2015 年
[教学参考书目]
[1] 于海生，《微型计算机控制技术》，清华大学出版社，1999 年
[2] 孙增圻，《计算机控制理论及应用》，清华大学出版社，1989 年
[3] 谢建英，《微型计算机控制技术》，国防工业出版社，2001 年