《計(jì)算機(jī)工業(yè)控制》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13220847英文名稱：ComputerIndustrialControl學(xué)分：2學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)，其中理論16學(xué)時(shí)，實(shí)踐32學(xué)時(shí)先修課程：無課程類別：專業(yè)拓展課程授課對(duì)象：智能制造工程專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第6學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)《計(jì)算機(jī)工程控制》課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)課，是理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的一門學(xué)科。本課程的目的與任務(wù)掌握用計(jì)算機(jī)作為一般機(jī)械設(shè)備控制的系統(tǒng)組成、理論分析與實(shí)踐技術(shù)。學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方面的有關(guān)理論與方法，注重計(jì)算機(jī)控制在工業(yè)實(shí)踐方面的應(yīng)用技術(shù)，學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用課程的相關(guān)內(nèi)容。

課程目標(biāo)1：在專業(yè)知識(shí)方面，本科學(xué)生應(yīng)該了解：微機(jī)控制系統(tǒng)的分類；常用A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)及原理；報(bào)警電路及程序的設(shè)計(jì)；光電偶合電路的原理及應(yīng)用、功率放大器接口技術(shù)的應(yīng)用；線性插值法，分段插值算法程序的設(shè)計(jì)方法，插值法在流量測(cè)量中的應(yīng)用；PID算法數(shù)字化；位置型和增量型PID算法程序設(shè)計(jì)；控制系統(tǒng)的硬件擴(kuò)展；課程目標(biāo)1：培養(yǎng)學(xué)生能夠掌握微機(jī)控制系統(tǒng)基本理論和設(shè)計(jì)方法。培養(yǎng)學(xué)生能夠掌握常用的微機(jī)控制接口技術(shù)和控制方法；課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生能夠掌握常用控制程序設(shè)計(jì)的方法、過程數(shù)據(jù)處理的方法、掌握控制算法的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法；課程目標(biāo)4：培養(yǎng)學(xué)生掌握微機(jī)控制系統(tǒng)的綜合性能指標(biāo)，運(yùn)用系統(tǒng)技術(shù)能夠進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)；課程目標(biāo)5：培養(yǎng)學(xué)生能夠針對(duì)復(fù)雜機(jī)械工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)和資源。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重指標(biāo)點(diǎn)3-1：能夠針對(duì)智能裝備或智能制造系統(tǒng)相關(guān)的復(fù)雜工程問題或?qū)嶋H需求，創(chuàng)新性地提出解決方案。課程目標(biāo)10.5課程目標(biāo)20.2課程目標(biāo)30.1課程目標(biāo)40.1課程目標(biāo)50.1指標(biāo)點(diǎn)3-2：能夠根據(jù)所提出的解決方案，規(guī)劃設(shè)計(jì)流程，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)出滿足特定需求的智能裝備或智能制造系統(tǒng)。課程目標(biāo)1 0.2課程目標(biāo)20.2課程目標(biāo)3 0.2課程目標(biāo)40.2課程目標(biāo)50.2（注：要求課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)應(yīng)是一一對(duì)應(yīng)支撐）三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1第1章微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述1、微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成

2、微型機(jī)控制系統(tǒng)的分類3、微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)

1、基本要求：了解微型計(jì)算機(jī)、接口電路、外部通用設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)對(duì)象、通用外部設(shè)備、操作臺(tái)、人工控制、自動(dòng)控制、操作指導(dǎo)系統(tǒng)；2、理解微機(jī)控制系統(tǒng)的基本硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)；理解各種微機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，尤其是應(yīng)用場(chǎng)所；3、重點(diǎn)：了解微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及分類；4、難點(diǎn)：理解現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS等難點(diǎn)。2理論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)52第2章模擬量輸入/輸出通道的接口技術(shù)1、多路開關(guān)及采樣-保持器；2、模擬量輸出通道的接口技術(shù)

；3、模擬量輸入通道接口技術(shù)1、基本要求：了解分時(shí)采樣控制、A/D和D/A芯片的規(guī)格和位數(shù)、單極性輸入、雙極性輸入、單極性電壓輸出、雙極性電壓輸出、LED動(dòng)態(tài)顯示、LED靜態(tài)顯示、串口通訊、總線接口技術(shù)；2、重點(diǎn)：簡(jiǎn)單應(yīng)用A/D和D/A接口硬件設(shè)計(jì)、D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓計(jì)算、A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)選擇；3、難點(diǎn)：多路開關(guān)的擴(kuò)展、D/A轉(zhuǎn)換器輸出方式、串行A/D轉(zhuǎn)換器的接口設(shè)計(jì)；輸入輸出接口的硬件及軟件設(shè)計(jì)方法。2理論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)33第3章常用控制程序設(shè)計(jì)1、報(bào)警程序的設(shè)計(jì)；2、開關(guān)量輸出接口技術(shù)；3、電機(jī)控制接口技術(shù);4、

步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)1、基本要求：了解硬件報(bào)警電路設(shè)計(jì)、軟件報(bào)警程序設(shè)計(jì)、占空比、脈沖寬度調(diào)節(jié)、步進(jìn)電機(jī)控制、電機(jī)速度控制；2、重點(diǎn)：熟悉步進(jìn)電機(jī)與微型計(jì)算機(jī)的接口設(shè)計(jì)、計(jì)算及程序編制方法；3、難點(diǎn)：理解開關(guān)量輸出接口技術(shù)及控制方法。3理論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)44第4章過程控制數(shù)據(jù)處理的方法1、數(shù)字濾波技術(shù)；2、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換和標(biāo)度變換；3、測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)；4、DSP在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用。1、基本要求：理解數(shù)字濾波、限幅濾波、限速濾波、平均濾波、量程轉(zhuǎn)換、標(biāo)度變換、數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷、非線性補(bǔ)償、系統(tǒng)誤差、自動(dòng)校正；2、重點(diǎn)：熟悉程序判斷法、算術(shù)平均濾波等幾種常用的數(shù)字濾波方法；量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換和標(biāo)度變換；3、難點(diǎn)：掌握線性插值法，分段插值算法程序的設(shè)計(jì)方法，插值法在流量測(cè)量中的應(yīng)用。3理論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)25第5章

數(shù)字PID及其算法1、PID調(diào)節(jié)算法；2、PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)

；3、數(shù)字PID調(diào)節(jié)中的幾個(gè)實(shí)際問題

；4、PID算法的發(fā)展

；5、

PID參數(shù)的整定方法。1、基本要求：掌握直接數(shù)字控制、最優(yōu)控制、模糊控制、Z變換、位置型PID算法、增量型PID算法、積分飽和、遇限制消弱積分法、有效偏差法；2、重點(diǎn)：PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)；PID算法的程序設(shè)計(jì)；3、難點(diǎn)：掌握PID算法的發(fā)展；PID參數(shù)的整定方法。3理論課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)46第6章微型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、微型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及步驟；2、微型計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)裝箱系統(tǒng)

；3、

智能型FR1151壓力變送器；4、加熱爐溫度控制系統(tǒng)

。1、基本要求：理解控制方案、檢測(cè)元件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輸入輸出通道、外圍設(shè)備、系統(tǒng)原理圖、接口、控制算法、控制系統(tǒng)硬件、控制系統(tǒng)軟件；2、重點(diǎn)：掌握微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及步驟；微機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理及實(shí)現(xiàn)方法。Protel或者Proteus軟件的應(yīng)用。3、難點(diǎn)：確定控制系統(tǒng)總體方案。3理論課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4課程目標(biāo)5合計(jì)16如有實(shí)驗(yàn)，則實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)需再按以下格式繼續(xù)填寫序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1A/D接口實(shí)驗(yàn)?zāi)?數(shù)轉(zhuǎn)換接口編程實(shí)現(xiàn)5綜合課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)32A/D和D/A外圍器件選擇、與單片機(jī)的連接電路圖的繪制轉(zhuǎn)換器位數(shù)選擇，電路圖繪制的實(shí)現(xiàn)5綜合課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)43PWM電機(jī)接口硬件設(shè)計(jì)及程序編制計(jì)算及程序編制方法的實(shí)現(xiàn)5綜合課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)34簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的編程與仿真控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方法及步驟的實(shí)現(xiàn)5綜合課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)55人機(jī)接口實(shí)驗(yàn)可編程I/O接口與微機(jī)控制系統(tǒng)的編程實(shí)現(xiàn)4綜合課程目標(biāo)1課程目標(biāo)26水箱液位控制算法實(shí)驗(yàn)采用數(shù)字PID位置控制算法，并對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定，調(diào)整電磁閥開度大小，控制水箱液位高度4綜合課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)37過程通道數(shù)據(jù)輸入輸出實(shí)驗(yàn)采用ADC0809進(jìn)行模數(shù)變換，并進(jìn)行數(shù)字濾波和標(biāo)度變換處理后，通過DAC0804進(jìn)行數(shù)模變換控制電磁閥的開度）4綜合課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)5合計(jì)32注：實(shí)驗(yàn)要求包括必修、選修；實(shí)驗(yàn)類型包括演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)等。四、課程教學(xué)方法采用多媒體式教學(xué)方式，講練結(jié)合。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核推行多元評(píng)價(jià)，對(duì)本課程所采用的評(píng)價(jià)和考核方式作具體說明，若采用多種考核方法請(qǐng)分別列出考核評(píng)價(jià)的方法、內(nèi)容、考核標(biāo)準(zhǔn)、成績(jī)占比等，考核方法、內(nèi)容應(yīng)突出“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向”。（以下以工科某課程為例，僅供參考。各課程要按課程實(shí)際情況設(shè)計(jì)填寫）（一）考核方式及具體要求1.課程成績(jī)構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時(shí)作業(yè)、課程論文、期末考核組成，均按百分制計(jì)分，其中期末考核成績(jī)占50%、平時(shí)作業(yè)成績(jī)占30%、章節(jié)測(cè)試成績(jī)占10%、課程論文成績(jī)占10%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)考核方式課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）課程目標(biāo)4（分值）課程目標(biāo)5（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)105555302章節(jié)測(cè)試05500103課程論文00550104期末考試10510101550課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值2015252020100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績(jī)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時(shí)完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握到位。能夠利用理論知識(shí)識(shí)別、分析紡紗領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題。按時(shí)完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識(shí)識(shí)別、分析紡紗領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題。延時(shí)完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握基本到位。利用理論知識(shí)對(duì)紡紗領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題有一定的識(shí)別、分析。不交和補(bǔ)交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握有偏差。不能利用理論知識(shí)對(duì)紡紗領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題進(jìn)行識(shí)別、分析。2.章節(jié)測(cè)試與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)章節(jié)測(cè)試根據(jù)測(cè)試題目及評(píng)分標(biāo)注進(jìn)行打分（百分制）。3.課程論文考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分課程論文格式規(guī)范，符合課程論文寫作要求；內(nèi)容主題明確，符合課程教學(xué)內(nèi)容，有明確的綜合分析論點(diǎn)。參考文獻(xiàn)充分、正文引用恰當(dāng)，文獻(xiàn)引文格式符合文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)；無摘錄摘抄痕跡，能恰當(dāng)運(yùn)用自己的語言組織素材，論點(diǎn)正確。格式符合課程論文寫作要求；主題明確，符合課程教學(xué)內(nèi)容，具較好的綜合分析論點(diǎn)。參考文獻(xiàn)充分、正文能夠較好對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行引用，文獻(xiàn)引文格式基本符合科技期刊論文文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)；正文主題大部分運(yùn)用自己的語言組織素材，論點(diǎn)正確。格式符合課程論文寫作要求；主題基本明確，較符合課程教學(xué)內(nèi)容，具較好的綜合分析論點(diǎn)。參考文獻(xiàn)有，文獻(xiàn)引文格式基本符合科技期刊論文文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)；正文有部分摘抄，論點(diǎn)分析較清晰。論文格式不符合課程論文要求，能反映部分主題內(nèi)容，論文結(jié)構(gòu)不完整，論點(diǎn)分析不清晰，參考文獻(xiàn)少，正文沒有引用，格式不完全符合科技論文文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。4.期末試卷考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程