《计算机控制技术》课程简介 （Computer Control Techniques） 工业控制是计算机的一个重要应用领域, 计算机控制技术正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术, 它主要研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于生产过程, 并设计出所需要的计算机控制系统。计算机控制技术是电类专业的主干专业课程，课程要求学生掌握一些最基本的计算机控制系统的分析方法和一般计算机控制系统软硬件的设计与实现。 一、课程基本信息 课程编号：14163313 课程类别：专业必修课 适用专业：电气工程及其自动化 学 分： 2.5 总 学 时：40 总 学 时：40 实验学时： 6 上机学时：0 课外学时：0 先修课程：自动控制原理、微机原理及应用、单片机原理及应用 后续课程：计算机控制技术课程设计、毕业设计 开课单位：扬州大学电气与能源动力工程学院电气系 学习网站：http://eol.yzu.edu.cn/meol/jpk/course/blended_module/index.jsp?courseId=95356。 二、课程内容与教学目标 主要课程内容包括：计算机控制系统的组成、结构；计算机控制系统的过程通道组成、原理和设计及相关的抗干扰技术和措施；数字程序控制技术；典型计算机控制算法的设计和实现；监控软件设计和数据处理方法；DCS、现场总线、监控网络的结构、特点和应用；计算机控制系统的设计方法；等等。 通过本课程的学习，能根据被控对象的控制要求，选择控制系统的结构形式，选择和设计硬件电路，选择和设计控制算法、数据处理算法，以及采用适当的抗干扰措施。具体目标如下： （1）能够了解计算机控制的作用。能够介绍计算机控制的主要术语，描述计算机控制系统的组成及基本工作原理，计算机控制系统的典型结构形式，工控机的组成和特点。能描述详细描述与专业相关的应用场合及其技术的发展趋势。 （2）掌握输入输出接口与过程通道的硬件电路工作原理和通道抗干扰的常用技术，并能根据被控对象的控制要求选择控制系统的硬件电路，进行数字量输入输出通道、模拟量输入输出通道的设计，能选择抗干扰和提高可靠性的措施。了解对基于系统总线和外部总线的计算机控制系统的硬件设计方案。 （3）能够描述数字控制系统的组成及工作原理，在掌握插补计算算法和步进电机走步控制的基础上，设计数控机床上零件加工的数字程序控制。 （4）能够介绍控制系统的性能指标，掌握数字PID控制，最少拍控制，纯滞后控制，串级控制等常用控制算法的原理及其实现技术。 （5）了解应用程序的开发方法，能描述系统误差自动校准原理、标度变换方法、常用的数字滤波方法。能描述典型滤波算法的差别和应用场合。 （6）能描述DCS、Can总线、profibus、工业以太网和RS485测控网络的结构特点、优缺点和典型应用场合。 （7）能够介绍计算机控制系统的设计步骤，能够针对典型应用进行系统的硬件设计、算法选择等。 三、达成课程目标的途径和措施（教学组织和方法） 1．理论教学采取讲授和网络平台自主学习相结合的方法实施教学。 2．通过实施基于网络平台的翻转课堂教学，采取设置问题、提出问题、学生参与讨论问题等方式激发学生参与的兴趣，使教学过程中产生良好的师生互动，促进学生自主学习、合作学习、生生互动。通过多媒体教学与板书教学要相互结合，驱使学生积极思维，调动学生多种感官共同参与。 3．课前引导学生利用网络平台，强化课前预学，课后鼓励学生利用网络平台巩固和拓展理论知识，帮助学生使用仿真软件来消化理解知识难点。 本课程采用课堂讲授、课上讨论、翻转课堂、大作业、课后作业、仿真实验、操作实验相结合的混合式教学方式，增强学生对理论知识的掌握和理解，实现理论与实践的密切结合。 利用本课程建立的网站和网络课堂，学生自主学习时数不少于40学时。课前会发布章节导言或学习任务，引导学生有目的的听课，提高学生的实时听课率和课堂掌握效率。同时建议学生自学SIMULINK软件，采用唐都TD-ACC+实验箱和SIMULINK软件进行软、硬件仿真，从实践和仿真两个方面掌握计算机控制控制系统的设计与实现。 四、选用教材和参考教材 选用教材： [1] 于海生，丁军航，潘松峰，吴贺荣，于金鹏.《微型计算机控制技术（第3版）》[M].北京：清华大学出版社，2017年5月. [2] 于海生.《计算机控制技术（第2版）》[M].北京：机械工业出版社，2016年11月。 参考教材： [1] 丁建强，任晓，卢亚平.《计算机控制技术及其应用（第2版）》[M].北京：清华大学出版社，2017年1月。 [2] 杨根科，谢剑英. 《微型计算机控制技术(第4版)》[M].北京：国防工业出版社，2016年5月。 [3] 赖寿宏.《微型计算机控制技术》[M].北京：机械工业出版社，2018年3月。 [4] 朱玉玺，崔如春，邝小磊.《计算机控制技术（第3版）》[M].北京：电子工业出版社，2018年1月。 [5] 姜学军 .《计算机控制技术（第3版）》[M].北京：清华大学出版社，2020年1月。 五、课程特色 采用线上、线下相结合的混合式教学模式，整个课程分课堂教学、基础实验、课程设计、专业综合课程设计等不同阶段，选取了经典控制PID算法、最少拍控制、达林算法、史密斯预估控制、串级控制为基础，以问题为中心，以项目为主线，系统地阐述了如何引导学生完成一个完整的计算机控制系统的设计、仿真与实现。该教学模式有助于提高学生的工程实践能力和创新能力。 六、教学团队简介 “计算机控制技术”教学团队是一支在多年的教学改革与实践中形成的具有敬业精神和团队精神的师资队伍。本教学团队包含四名教师：唐鸿儒（教授）、李敏艳（讲师）、黄亚忠（讲师）、吴远网（讲师）。