天津大学《计算机控制技术》课程教学大纲

课程代码： 学 时： 学时分配： 授课学院： 适用专业： 先修课程：

2160064 32

课程名称： 计算机控制技术 学 分： 2

授课：24 上机： 实验：8 实践： 实践（周）： 计算机学院

更新时间： 2011-6-13

计算机科学与技术专业

电路与电子技术、计算机组成原理、C语言、高等数学、积分变换、数学模型

一、课程的性质与目的

《计算机控制技术》课程跨越多个学科方向，包括数学相关内容、控制理论和技术、电子技术和计算机技术等，是一门理论基础扎实、知识面宽广、应用性强、对学生水平要求较高的课程。当前的控制科学和技术在军事领域、航空航天领域、工业生产、现代农业、社会和经济等领域都有重要应用。该课程将分理论和实验两大部分，理论部分将介绍控制科学和技术中最基本、最重要、最成熟的经典的部分内容，实验部分将在学院嵌入式平台上完成控制技术的应用实验。通过该课程的学习，学生将巩固前期所学的基础课程，并能予以深入理解和应用，同时能开拓视野提升使用理论工具分析解决外部复杂系统的能力。 二、教学基本要求

1复习并掌握高等数学、组成原理、电子技术等先修课程； 2 掌握控制系统的整体框架和系统结构；

3 掌握基于控制系统思路分析研究对象,如何建立物理现实与抽象描述的对应关系方法；

4 掌握解析式建立方法,从工程角度理解和掌握拉氏变换,学习和掌握方框图的使用；

5 掌握应用系统搭建的的基本框架和基本方法，明确引入Z变换的意义，掌握PID控制方法，了解复杂控制系统架构；

6 通过实验实际完成一个综合系统的控制实现。 三、教学内容

第一章：背景介绍及整体概论，介绍本课程的基本情况、背景和课程内容，以水箱控制系统为例，给出控制系统的整体框架和系统逻辑组成。

第二章：数学模型及拉氏变换，讲解针对受控对象的数学模型分析和建立方法，讲解拉氏变换理论方法；

第三章：拉氏变换应用及传递函数和方框图，讲解控制基本理论和分析方法，包括拉氏变换分析微分方程，传递函数和方框图的建立和使用，等控制系统分析基本方法；

第四章：模拟和数字信号转换，介绍计算机控制用到的模拟数字信号转换理论和基本法则，包括A/D以及D/A转换原理和技术；

第五章：输入输出通道分析，针对受控对象和计算机之间接口部分，通过经典的电路分析，使学生掌握控制系统中常用的电路搭建和使用方法；

第六章：离散系统描述和分析，讲解Z变换的原理、方法和差分方程中的使用实例；

第七章：Z变换深入，讲解Z变换引起的脉冲传递函数、开环闭环传递函数、Z变换下的方框图；

第八章：控制性能指标描述，数字采集与处理，讲解控制系统基本分析描述指标，数字处理的原理和基本算法；

第九章：PID控制，讲解连续系统的比例控制、比例积分控制、比例积分微分控制；

第十章：复杂控制系统，介绍串级控制、比例控制、前馈控制，以及多种控制方法集成复杂控制；

第十一章：高级控制技术介绍，介绍梅森公式、时域分析原理方法、根轨迹分析、状态空间。

实验一：简单闭环控制，在已有嵌入式平台上，通过软硬件设计搭建平台，实现简单的电机转速控制；

实验二：PID控制算法，在已有嵌入式平台上，通过软硬件设计搭建平台，综合使用平台提供的红外、串口等丰富接口实现PID控制；

实验三：复杂控制，在已有嵌入式平台上，通过软硬件搭建平台，综合使用平台提供的红外、串口和步进电机驱动模块实现较复杂的控制系统。

四、学时分配

教学内容 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 实验一 实验二 实验三 五、评价与考核方式

课堂出勤、回答提问、实验和作业等平时成绩占30% ，课程考试占70%。

授课 2 2 2 2 2 2 2 2 4 2 2 上机 实验 2 3 3 实践 实践(周) 六、教材与主要参考资料

[1] 计算机控制技术，熊静琪，电子工业出版社，2000 [2] 计算机控制系统，何克忠，清华大学出版社，2002 [3] 计算机控制技术，余人杰，西安交通大学出版社，2001 [4] 现代计算机控制系统，冯勇，哈尔滨工业大学出版社，1999 [5] 动态系统的反馈控制，Genef.Frank，电子工业出版社，2004 [6] 自动控制原理，哈尔滨理工大学精品课程，http://jpk.hrbust.edu.cn/zdkz/

[7] 自动控制原理，西北工业大学精品课程，http://jpkc.nwpu.edu.cn

[8] SMART嵌入式实验指导，广州致远有限公司技术文档

TU Syllabus for Computer Control Technology

Code:

Semester Hours: Semester Structure

Hour

2160064 32

Title: Credits:

Computer control technology 2

Lecture： 24 Computer Lab： Experiment：8 Practice： Practice (Week)： School of computer

Offered by: for: Prerequisite:

1. Objective

science technology

and Date:

2011-6-13

Computer science and technology

Higher mathematics, c programming, computer principles

1 Review and master mathematics, composition theory, electronic technology and etc course;

2 master control system of the overall framework and system architecture;

3 master control system of thought based on analysis of the object, how to build an abstract description of physical reality ;

4 master the analytic establishments, from an engineering perspective to understand and master the Laplace transform, to learn and master the use of block diagram; 5 master the basic application framework and the basic method, be clear with the significance of the introduction of Z transform, master PID control method to understand the complex control system architecture;

6 Performed the experiment and achieve an integrated system control.

2. Course Description

This course includes mathematics-related content, control theory and control technology, electronic technology and computer technology. This course need a solid theoretical foundation and broad knowledge supporting, The students of this