《計算機控制系統(tǒng)》課程教學大綱課程編號：英文名稱：ComputerControlSystem預修課程：計算機硬件技術基礎、信號與系統(tǒng)、自動控制原理、現(xiàn)代控制理論學時安排：48學時，其中講授40學時，實踐8學時學 分：3課程性質：專業(yè)必修課，專業(yè)選修課開課學期：春3一、課程性質地位二、課程目標通過本課程的教學及實踐，學員應具備的知識與能力目標如下。（一）課程知識目標Z（二）課程能力目標三、教學方法Pobbdlnng，Proectbasdlerning四、課程學習目標和學習實現(xiàn)環(huán)節(jié)（一）知識學習目標和學習實現(xiàn)環(huán)節(jié)本課程的知識學習目標與相應實現(xiàn)環(huán)節(jié)采用表格方式進行描述，如下表1所示。1序號知識目標（知識單元）知識子目標（知識點）學習目標學習實現(xiàn)環(huán)節(jié)1計算機控制緒論計算機控制系統(tǒng)的概念理解計算機控制系統(tǒng)的相關概念課內講授課外閱讀計算機控制系統(tǒng)的組成理解計算機控制系統(tǒng)的基本結構和組成預設提問課內講授討論總結計算機控制系統(tǒng)的理解計算機控制系統(tǒng)的主要工作原理，比較和領會計算機控制系統(tǒng)與模擬控制系統(tǒng)的區(qū)別與聯(lián)系，掌握計算機控制系統(tǒng)的基本工作過程課內講授課外閱讀計算機控制技術發(fā)展歷程及趨勢理解計算機控制的發(fā)展歷史，從發(fā)展歷程中體悟計算機控制的基本問題和主要原理，領會計算機控制的思維方式，對計算機控制的發(fā)展方向有大致了解，必要時可回憶起相關內容。課內講授課外閱讀2計算機控制系統(tǒng)的信號分析與處理計算機控制系統(tǒng)的信號分析能夠理解計算機控制系統(tǒng)中各類信號的區(qū)別與聯(lián)系、信號的時間離散和幅值量化課內講授討論總結采樣信號的數(shù)學描述與離散拉普拉斯變換理解理想采樣開關和理想零階保持器模型、采樣信號的數(shù)學描述、典型信號的星號拉普拉斯變換，具備計算機控制系統(tǒng)信號分析的能力課內講授討論總結香農(Shannon采樣定理及其在計算機控制中的應用理解香農采樣定理及其在計算機控制中的應用預設提問課內講授討論總結采樣信號的恢復與保持理解采樣信號的恢復及保持原理，掌握零階保持器特性分析與采樣周期選取方法預設提問課內講授討論總結Z變換Z變換的關系，Z變換及其基本運算性質，具備利用Z變換分析計算機控制系統(tǒng)的能力預設提問課內講授討論總結3Z變換與脈沖傳遞函數(shù)離散系統(tǒng)的差分方程描述及求解方法理解離散系統(tǒng)的差分方程描述和差分方程的求解方法課內講授離散系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)及基本運算規(guī)則掌握離散系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)及基本運算規(guī)則，能夠進行脈沖傳遞函數(shù)與差分方程相互轉換，建立計算機控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)課內講授討論總結序號知識目標（知識單元）知識子目標（知識點）學習目標學習實現(xiàn)環(huán)節(jié)計算機控制系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)掌握計算機控制系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的求解方法課內講授討論總結4計算機控制系統(tǒng)的性能分析離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析理解離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性概念，能夠熟練判別和分析離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性課內講授離散系統(tǒng)的動態(tài)特性分析理解離散系統(tǒng)時間響應與脈沖傳遞函數(shù)極點對應關系預設提問課內講授討論總結離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析理解離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差概念，掌握穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)計算的方法課內講授討論總結離散系統(tǒng)的根軌跡分析理解離散系統(tǒng)的根軌跡概念預設提問課內講授離散系統(tǒng)的頻域分析掌握離散系統(tǒng)的頻域分析方法預設提問課內講授討論總結5計算機控制系統(tǒng)的模擬化設計法離散與連續(xù)等效設計的基本原理和步驟掌握離散與連續(xù)等效設計的基本原理和步驟課內講授討論總結連續(xù)控制器的離散化方法及應用掌握連續(xù)控制器的離散化方法，能夠熟練對連續(xù)控制器進行離散化，能夠對各種控制器離散化方法對比分析預設提問課內講授討論總結數(shù)字PID控制器設計PID控制原理，對比掌握位置式數(shù)字PID控制器及其增量式數(shù)字PID控制PID掌握數(shù)字PID控制器參數(shù)的整定方法預設提問課內講授討論總結實驗訓練6計算機控制系統(tǒng)的直接設計法計算機控制系統(tǒng)直接設計的基本原理與步驟掌握計算機控制系統(tǒng)直接設計法的基本原理和步驟課內講授討論總結最少拍控制設計原理及方法掌握最少拍控制器設計原理和設計方法；理解最少拍無紋波控制器設計原理和方法課內講授討論總結具有滯后環(huán)節(jié)的數(shù)字控制器的設計法掌握具有滯后環(huán)節(jié)的控制器設計原理和設計方法；課內講授討論總結7計算機控制系統(tǒng)的離散狀態(tài)空間設計法離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型理解線性離散系統(tǒng)狀態(tài)空間描述方法，能夠與差分方程、脈沖傳遞函數(shù)描述方法進行轉化和對比課內講授討論總結課后練習離散系統(tǒng)的能控性和能觀性理解離散系統(tǒng)的能控性和能觀性概念，掌握判定離散系統(tǒng)能控性和能觀性的方法和步驟課內講授討論總結課下練習離散系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制器設計理解狀態(tài)反饋控制器設計的思想與步驟，能夠熟練使用基于狀態(tài)反饋極點配置設計方法課內講授討論總結課下練習離散系統(tǒng)的狀態(tài)觀測器設計理解狀態(tài)觀測器的設計方法課內講授討論總結課下練習帶狀態(tài)觀測器的離散系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制器設計理解帶狀態(tài)觀測器的離散系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制器設計方法課內講授討論總結課下練習離散系統(tǒng)的線性二次型最優(yōu)控制設計理解基于線性二次型最優(yōu)控制的離散系控制器設計方法8計算機網絡化控制技術控制器局域網通信技術熟悉掌握計算機控制器局域網通信技術；CAN課內講授討論總結網絡化控制器設計掌握網絡化控制的基本概念；了解網絡化控制系統(tǒng)的架構、性能評價標準；理解網絡化控制時延模型、穩(wěn)定性分析與控制器設計方法課內講授討論總結序號知識目標（知識單元）知識子目標（知識點）學習目標學習實現(xiàn)環(huán)節(jié)9計算機控制系統(tǒng)案例分析（注：圍繞無人機、無人車、磁懸浮等其它平臺的計算機控制展開，專題內容不限于右側內容，由任課教員自主確定）計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)的步驟及其任務理解計算機控制系統(tǒng)的工程實現(xiàn)的步驟及其任務課內講授討論總結計算機控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)掌握計算機控制系統(tǒng)硬件實現(xiàn)的原則和方法，能夠設計典型計算機控制系統(tǒng)的硬件課內講授討論總結課下練習計算機控制系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)掌握計算機控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn)的原則和方法，能夠設計典型計算機控制系統(tǒng)的軟件課內講授討論總結課下練習計算機控制系統(tǒng)的抗干擾設計掌握計算機控制系統(tǒng)的抗干擾設計思想和方法，能夠對典型計算機控制系統(tǒng)進行抗干擾設計課內講授討論總結計算機控制系統(tǒng)設計實例掌握典型計算機控制系統(tǒng)的建模、分析、設計和實現(xiàn)技能，具備一定的工程應用能力課內講授討論總結實驗訓練（二）能力培養(yǎng)目標和培養(yǎng)實現(xiàn)環(huán)節(jié)（（三課程的學習目標對畢業(yè)標準和培養(yǎng)標準中知識-能力-素質相關學習結果的貢獻及程度等級學習目標對畢業(yè)標準、專業(yè)培養(yǎng)標準中知識-能力-素質相關學習結果的貢獻及程度等級，參見課程教學計劃附表。五、課程學習內容與時間節(jié)點按照章節(jié)和模塊說明本課程的內容要點及課內學時數(shù)，其中章節(jié)為順序編號。如下表2所示。2知識單元內容課內學時數(shù)第一章計算機控制緒論2第二章計算機控制系統(tǒng)的信號分析與處理2第三章Z變換與脈沖傳遞函數(shù)4第四章計算機控制系統(tǒng)分析4第五章計算機控制系統(tǒng)的模擬化設計方法6第六章計算機控制系統(tǒng)的直接設計方法4第七章計算機控制系統(tǒng)的離散狀態(tài)空間設計法6第八章計算機網絡化控制技術8第九章計算機控制系統(tǒng)案例分析4實驗內容課內學時數(shù)實驗典型數(shù)字控制器的設計與實現(xiàn)8合計48六、課程綜合計分方法考核結構設計與各教學環(huán)節(jié)比例分配考核方式：考試與考查相結合組織方式：