计算机控制系统课程教学大纲-苏州大学机电工程学院

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1、《计算机控制系统》课程教学大纲课程名称：计算机控制系统课程代码：ELEA3042英文名称：ComputerControlSystem课程性质：专业学位课程学分/学时：4学分/72学时(54+18)开课学期：第7学期适用专业：电气工程及其自动化先修课程：复变函数与积分变换、信号与系统、自动控制原理后续课程：无开课单位：机电工程学院课程负责人：杨歆豪大纲执笔人：杨歆豪大纲审核人：余雷一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平）课程性质：计算机控制系统是电气工程及其自动化专业的一门专业学

2、位课程。本课程针对电气工程及其自动化专业的特点，以离散控制理论等基础知识为主，同时结合自动控制理论、现代控制理论和复变函数等概念，并且以实际应用为导向，培养学生熟练的运算能力及进行科学分析、归纳和总结的能力，提高分析问题和解决问题的能力，从而为以后的从事实际工作和科学研究奠定一定的基础。教学目标：计算机控制系统就是将计算机作为系统的控制器，从而实现对生产对象的有效控制，所以在本质上计算机控制讨论的就是系统的离散控制。本课程的主要内容包括：信号的离散和恢复，Z变换与Z反变换，差分方程及其求解，离散系统的传递函数、状态方程，系统的稳定性、过渡

3、过程和稳态误差，系统的离散化设计和模拟化设计，数字PID技术和改进，离散系统的能控性和可测性。通过本课程的学习，要使学生了解和掌握计算机控制的基本概念、工作原理、初步分析、具有实用价值的设计方法，培养学生完成简单计算机控制系统构成、实时软件编制以及系统调试维护的基本能力，为毕业后参与计算机控制系统开发、调试和维护打下初步基础。本课程的具体教学目标如下：1.了解计算机控制系统的定义、分类、结构和组成，较好的掌握香农采样定理和零阶保持器，理解计算机控制系统的本质是离散控制系统，从而掌握线性离散系统的数学描述（差分方程、Z传递函数）和分析方法（

4、Z变换、Z反变换）；2.领会S平面与Z平面的映射关系，掌握线性离散系统的稳定域，熟练灵活运用线性离散系统的稳定性判据，能够利用Z传递函数分析离散系统的过渡过程特性和离散系统的误差特性，能够利用系统的离散状态方程和输出方程分析系统的能控性和可测性；1.了解离散化设计方法的基本思路，重点掌握最少拍设计方法及其改进算法那，掌握数字控制器计算机程序实现的三种方法：直接程序设计法、串行程序设计法和并行程序设计法，会应用这三种方法得到数字控制器的差分方程表达式；2.了解计算机控制系统的模拟化设计思路及其成立的条件，掌握模拟控制器的各种离散化方法，并会

5、用来求解数字控制器，重点掌握数字PID控制方法，了解数字PID控制的各种改进方法以及参数整定方法。3.了解并掌握基于差分方程和Z传递函数的离散状态空间表达式建立过程，掌握线性定常系统状态方程和输出方程的离散化方法，掌握离散系统的特征方程以及状态方程与传递函数距阵的关系，了解线性离散系统离散状态方程的求解方法。教学目标与毕业要求的对应关系：毕业要求指标点课程目标对应关系说明毕业要求1：工程知识1-2掌握自动控制、计算机、检测技术与仪表的基础知识，能用于自动化系统的反馈和控制问题教学目标1理解计算机控制系统的基本概念及其数学仿真模型表述（差分

6、方程、传递函数），并能从实际应用出发理解信号的离散和恢复（香浓采样定理和零阶保持器）。毕业要求3：设计/开发解决方案3-1能针对复杂问题进行调研并明确约束条件，完成电气或自动化系统的软硬件需求分析教学目标3基于离散化设计思路将最少拍控制器设计方法用于计算机控制系统的控制中。教学目标4通过模拟化设计思路，能采取合理的离散化方法对所设计的模拟控制器进行离散化；能够将数字PID技术用于计算机控制系统中。毕业要求6：工程与社会6-2理解电气工程对工业自动化、智能制造和社会进步的影响，并理解电气工程实践承担的社会责任教学目标5由于现代工业被控对象基

7、本上属于多输入多输出，非零初始条件系统，所以将状态空间表示法引入计算机控制系统中，尝试解决一些复杂的实际工程问题。毕业要求7：环境和课持续发展7-2能针对实际自动化项目，评价效率，制订安全防范措施，判断产品可能对人类造成的损害，并能够表达自己见解与认知教学目标2从系统的稳定性，动态、静态性能指标以及能控性、可测性的角度出发，提高系统的控制性能和安全系数。二、课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容。重点内容：«；难点内容：∆）1、计算机控制概论（3学时）（支撑教学目标1）1.1计算机控制系统

8、概述1.1.1计算机控制系统的一般概念1.1.2计算机控制系统的组成1.1.3计算机控制系统的分类1.14计算机控制系统的特点1.2信号的采样与恢复1.2.1信号的采样过程（香农采样定理）1.