计算机控制系统授课教案
机械设备计算机控制原理及应用教案
机械设备计算机控制原理及应用教案一、教学目标1. 了解机械设备计算机控制的基本概念、原理及应用。
2. 掌握计算机控制系统的组成、工作原理和特点。
3. 熟悉常用的计算机控制算法及其在机械设备中的应用。
4. 能够分析机械设备计算机控制系统的性能，并提出改进措施。
二、教学内容1. 机械设备计算机控制的基本概念1.1 计算机控制系统的定义1.2 计算机控制系统的分类1.3 计算机控制系统的特点2. 计算机控制系统的组成2.1 硬件系统2.2 软件系统2.3 输入输出系统3. 计算机控制算法及其应用3.1 比例-积分-微分（PID）控制算法3.2 模糊控制算法3.3 神经网络控制算法3.4 其他控制算法简介4. 计算机控制系统的性能分析4.1 稳定性分析4.2 快速性分析4.3 精确性分析三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理、算法和性能分析。
2. 案例分析法：分析实际应用案例，加深对计算机控制原理的理解。
3. 实验法：进行计算机控制系统实验，掌握实际操作和调试技巧。
4. 讨论法：组织学生分组讨论，培养合作能力和解决问题的能力。
四、教学安排1. 课时：共计32课时，每课时45分钟。
2. 教学计划：第1-4课时：基本概念、原理及组成第5-8课时：控制算法及其应用第9-12课时：性能分析第13-16课时：案例分析及实验五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、作业完成情况，占30%。
2. 考试成绩：考察学生对计算机控制原理的掌握，占70%。
六、教学资源1. 教材：《机械设备计算机控制原理及应用》2. 课件：教师自制的PPT课件3. 实验设备：计算机控制系统实验平台4. 网络资源：相关论文、案例及软件工具七、教学过程1. 导入：通过简单的实例介绍机械设备计算机控制的应用，激发学生的兴趣。
2. 新课导入：讲解基本概念、原理及组成，引导学生了解计算机控制系统的框架。
3. 案例分析：分析实际应用案例，让学生了解控制算法在机械设备中的应用。
《计算机控制技术》—教学教案
1.让学生对工业控制计算机的基本概念以及分类能有基础的认识，从根本上熟悉工业控制计算机；
2.掌握工业控制计算机的组成结构；
3.掌握工业控制计算机的主要特点；
4.了解PC总线标准规范；
5.增宽学生对专用控制器知识的了解
本章教学内容摘要：
1.工业控制计算机的主要特点及结构；
3 数字量和模拟量输入输出通道的基本组成；
4 基于实际系统的输入输出接口与通道的设计。
本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段：
重点是数据信息的输入输出控制方式、输入输出接口设计、输入输出通道设计。；难点是模拟量输入输出通道设计。
采用电子课件进行课堂教学，实验课教学。
教学反馈（作业、测试、答疑、交流等情况）：
4.计算机控制系统的应用领域；
5.本课程的要求与安排；
6.计算机控制系统的基本构成和相应的基本功能；
7.计算机控制系统发展概况；
8.计算机控制系统的应用特点；
9.计算机控制系统的典型形式；
10．计算机控制系统的发展趋势；
本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段：
本章节的教学重点与难点：在了解计算机控制系统知识的基础上，激发学生对计算机控制系统的学习兴趣，让学生知道如何去学习计算机控制系统，对学好本课程有足够的信心，知道应该在接下来的课程学习中如何去学习；
课程教学小结：
学生可以基本掌握本章内容，本章内容的教学将对学生掌握该课程的学习内容后熟悉未来就业方向和就业企业会有较大影响。
课程考核及教学目标达成情况:
作为课程考核的内容，以及课程认识和入门的关键部分，教学目标基本达成，学生对课程有了较深入的认识，兴趣浓厚。
教学反思（存在的主要问题）：
机械设备计算机控制原理及应用教案
机械设备计算机控制原理及应用教案一、教学目标1. 了解机械设备计算机控制的基本概念及重要性。
2. 掌握计算机控制系统的组成及工作原理。
3. 熟悉计算机控制技术在机械设备中的应用。
4. 学会分析与解决机械设备计算机控制相关问题。
二、教学内容1. 机械设备计算机控制概述计算机控制的概念计算机控制的特点计算机控制的应用领域2. 计算机控制系统的基本组成控制器传感器执行器输入/输出设备3. 计算机控制原理控制算法控制信号的与处理反馈控制与开环控制4. 计算机控制系统的稳定性分析系统稳定性的概念稳定判据系统稳定性的改善方法5. 计算机控制技术在机械设备中的应用数控机床自动化生产线三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理、组成及应用。
2. 案例分析法：分析典型机械设备计算机控制实例。
3. 实验法：进行机械设备计算机控制实验，巩固理论知识。
4. 小组讨论法：分组讨论问题，培养团队协作能力。
四、教学过程1. 导入：介绍机械设备计算机控制的重要性，激发学生兴趣。
2. 讲解：详细讲解基本概念、原理、组成及应用。
3. 案例分析：分析典型机械设备计算机控制实例。
4. 实验操作：进行机械设备计算机控制实验。
5. 小组讨论：分组讨论实验中遇到的问题及解决方案。
6. 总结：梳理本节课的重点知识，布置课后作业。
五、课后作业1. 复习本节课所学的基本概念、原理、组成及应用。
2. 分析课后案例，了解计算机控制技术在实际机械设备中的应用。
3. 完成实验报告，总结实验过程中遇到的问题及解决方法。
4. 针对本节课的内容，提出自己的疑问，准备下一节课的交流讨论。
六、教学评估1. 课堂讲解评估：检查学生对机械设备计算机控制基本概念的理解程度。
2. 实验报告评估：评估学生在实验中对计算机控制技术的应用能力。
3. 小组讨论评估：评价学生在团队合作中分析问题和解决问题的能力。
4. 课后作业评估：检查学生对课堂所学知识的掌握情况。
七、教学拓展1. 研究先进的计算机控制技术在机械设备中的应用。
《简单控制系统的设计》教案
《简单控制系统的设计》教案一、教学目标1. 让学生了解控制系统的基本概念和分类。
2. 使学生掌握简单控制系统的设计方法和步骤。
3. 培养学生运用控制系统理论知识解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 控制系统的基本概念和分类2. 简单控制系统的设计方法3. 控制系统设计实例三、教学方法1. 讲授法：讲解控制系统的基本概念、分类和设计方法。
2. 案例分析法：分析控制系统设计实例，让学生参与讨论。
3. 实践操作法：让学生动手设计简单的控制系统。
四、教学准备1. 教学PPT：包含控制系统的基本概念、分类、设计方法和实例。
2. 控制系统设计软件：如MATLAB、Simulink等。
3. 计算机和投影仪。
五、教学过程1. 引入：讲解控制系统在工程中的应用，激发学生的兴趣。
2. 讲解控制系统的基本概念和分类：介绍控制系统的定义、目标、类型和性能指标。
3. 讲解简单控制系统的设计方法：包括系统建模、控制器设计、系统仿真和优化。
4. 分析控制系统设计实例：以实际工程案例为例，讲解设计过程和方法。
5. 实践操作：让学生利用控制系统设计软件，动手设计一个简单的控制系统。
7. 作业布置：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂问答：通过提问了解学生对控制系统基本概念和分类的掌握情况。
2. 练习题：评估学生对简单控制系统设计方法的掌握程度。
3. 小组讨论：观察学生在案例分析中的参与度和协作能力。
4. 设计报告：评估学生对控制系统设计实例的理解和应用能力。
七、教学拓展1. 控制系统在其他领域的应用：介绍控制系统在工业、农业、医疗等领域的应用实例。
2. 先进控制系统：讲解现代控制系统技术，如智能控制、自适应控制等。
3. 控制系统设计软件的使用：教授学生如何运用MATLAB、Simulink等软件进行控制系统设计。
八、教学反馈1. 课堂反馈：课后收集学生对课堂教学的反馈，了解教学效果。
2. 作业反馈：对学生的练习题进行批改，提供个性化的反馈意见。
《微型计算机控制技术》教案
《微型计算机控制技术》教案一、教学目标1. 理解微型计算机控制技术的基本概念。
2. 掌握微型计算机控制系统的组成及工作原理。
3. 学会使用微型计算机进行控制程序的编写与调试。
4. 能够分析并解决微型计算机控制技术在实际应用中遇到的问题。
二、教学内容1. 微型计算机控制技术概述微型计算机控制技术的定义微型计算机控制技术的发展历程微型计算机控制技术的应用领域2. 微型计算机控制系统组成控制器执行器传感器输入/输出设备3. 微型计算机控制原理控制算法反馈控制与开环控制PID控制4. 控制程序编写与调试编程语言选择（如C、C++、Python等）控制算法实现程序调试与优化5. 微型计算机控制技术应用案例分析温度控制系统模糊控制系统步进电机控制系统三、教学方法1. 讲授法：讲解微型计算机控制技术的基本概念、原理及应用。
2. 实践法：引导学生动手编写控制程序，并进行调试与优化。
3. 案例分析法：分析实际应用案例，帮助学生更好地理解控制技术。
四、教学资源1. 教材：《微型计算机控制技术》2. 课件：PowerPoint3. 编程环境：如Keil、MATLAB等4. 实验设备：微型计算机、控制器、执行器、传感器等五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现、作业完成情况。
2. 实践成绩：评估学生在实验过程中的操作技能、程序编写与调试能力。
3. 期末考试：考查学生对微型计算机控制技术的掌握程度。
六、教学安排1. 第1-2周：微型计算机控制技术概述及发展历程2. 第3-4周：微型计算机控制系统组成及工作原理3. 第5-6周：微型计算机控制原理与控制算法4. 第7-8周：控制程序编写与调试方法5. 第9-10周：微型计算机控制技术应用案例分析七、教学重点与难点1. 教学重点：微型计算机控制技术的基本概念与原理微型计算机控制系统的组成控制程序的编写与调试方法微型计算机控制技术在实际应用中的案例分析2. 教学难点：控制算法的实现与优化实验设备的使用与调试案例分析中的关键技术八、教学过程1. 课堂讲解：结合教材、课件，讲解微型计算机控制技术的基本概念、原理及应用。
计算机控制技术教案
计算机控制系统教案任课教师：王叙职业技术学校教案（理论教学用）第1次课 2学时3 计算机控制系统在上述的开、闭环控制系统中都少不了控制器这样一个环节。
若用计算机替代了系统中的控制器这样就形成了计算机控制系统。
由于计算机处理的是数字信号，而自然界中的信号又都是模拟信号，计算机要替代原模拟调节器必须完成模拟量到数字量的转换（A/D ）和数字量到模拟量的转换（D/A ），如图1.3所示。
控制器 对象D/A A/D+-职业技术学校教案（理论教学用）第2次课 4学时差动平板式电容传感器结构图热电偶测温原理热电势由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势决定结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
热电极A右端端端）左端称为：端作热温差电势 （汤姆逊电势）δ —— 汤姆逊系数，它表示温度为1℃时所产生的电动势值， ⎰=TT A dT T T e 0),(0δ⎰---=---=+--=T A B A AB AB B AB A AB AB dt N T T k T T e T T e T e T e T T e T e T T e T e T T E )(ln )()],(),([)]()([),()(),()(),(0000000δδ①初始状态时，开关A接通，则A相磁极和转子的0、2号齿对齐，同时转子的1、3号齿和B、C相磁极形成错齿状态。
这就相当于初始化。
②当开关A断开，B接通，由于B相绕组和转子的1、3号齿之间的磁力线作用，产生一个扭矩，使得转子的1、3号齿和B相磁极对齐，则转子的0、2号齿就和A、C相绕组磁极形成错齿状态。
③开关B断开，C接通，由于C相绕组和转子0、2号之间的磁力线的作用，使得转子0、2号齿和C相磁极对齐，这时转子的1、3号齿和A、B相绕组磁极产生错齿。
④当开关C断开，A接通后，由于A相绕组磁极和转子1、3号齿之间的磁力线的作用，使转子1、3号齿和A相绕组磁极对齐，这时转子的0、2号齿和B、C相绕组磁极产生错齿。
机械设备计算机控制原理及应用教案
机械设备计算机控制原理及应用教案第一章：机械设备计算机控制概述1.1 教学目标1. 了解机械设备计算机控制的基本概念。
2. 掌握机械设备计算机控制的发展历程。
3. 理解机械设备计算机控制的优势和应用领域。
1.2 教学内容1. 机械设备计算机控制定义。
2. 机械设备计算机控制的发展历程。
3. 机械设备计算机控制的优势。
4. 机械设备计算机控制的应用领域。
1.3 教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、发展历程和优势。
2. 案例分析法：分析实际应用案例，加深对应用领域的理解。
1.4 教学活动1. 导入新课：通过提问方式引导学生思考机械设备控制的发展。
2. 讲解基本概念：让学生了解机械设备计算机控制的基本定义。
3. 发展历程讲解：通过时间轴等方式展示发展历程。
4. 优势和应用领域讲解：结合案例分析，让学生了解机械设备计算机控制的优势和应用领域。
1.5 作业与评估2. 课堂表现：评估学生在课堂上的参与程度和表现。
第二章：机械设备计算机控制系统的组成2.1 教学目标1. 掌握机械设备计算机控制系统的组成。
2. 理解各个组成部分的作用和相互关系。
2.2 教学内容1. 机械设备计算机控制系统的组成。
2. 各个组成部分的作用和相互关系。
2.3 教学方法1. 讲授法：讲解控制系统的组成和作用。
2. 互动教学法：引导学生思考各部分之间的关系。
2.4 教学活动1. 导入新课：通过提问方式引导学生思考控制系统的组成。
2. 讲解控制系统组成：让学生了解控制系统的各个部分。
3. 分析各部分关系：引导学生思考各部分之间的相互关系。
2.5 作业与评估1. 课后作业：要求学生绘制控制系统组成图，并简要描述各部分之间的关系。
2. 课堂表现：评估学生在课堂上的参与程度和表现。
第三章：机械设备计算机控制技术基础3.1 教学目标1. 掌握机械设备计算机控制技术的基础知识。
2. 理解控制算法和控制策略。
3.2 教学内容1. 控制算法和控制策略。
计算机控制系统及技术课程设计方案
计算机控制系统及技术课程设计方案12020年4月19日课程设计报告( -- 年度第 2 学期>名称：计算机控制系统题目：嵌入式处理器技术及其应用发展院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：成绩：日期：年月日2 2020年4月19日《计算机控制系统》课程设计任务书一、目的与要求1．经过本课程设计教案环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握；2．结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力；3．培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力；4．要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用方案的要求，进行方案的总体设计和分析评估；5.报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。
二、主要内容1、数字控制算法分析设计；2、现代控制理论算法分析设计3、模糊控制理论算法分析设计4、过程数字控制系统方案分析设计；5、微机硬件应用接口电路设计；32020年4月19日6、微机应用装置硬件电路、软件方案设计；7、数字控制系统I/O通道方案设计与实现；8、PLC应用控制方案分析与设计；9、数据通信接口电路硬软件方案设计与性能分析；10、现场总线控制技术应用方案设计；11、数控系统中模拟量过程参数的检测与数字处理方法；12、基于嵌入式处理器技术的应用方案设计13、计算机控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施分析设计14、计算机控制系统差错控制技术分析设计15、计算机控制系统容错技术分析设计16、工程过程建模方法分析三、进度计划序号设计内容完成时间备注1 选择课程设计题目，查阅相关文献资料2 文献资料的学习根据所选题目进行方案设计3 与指导老师讨论设计内容修改设计方案4 撰写课程设计报告5 课程设计答辩四、设计成果要求1．针对所选题目的国内外应用发展概述；2．课程设计正文内容，包括设计方案、硬件电路和软件流程，以及综述、分析等；3．课程设计总结或结论以及参考文献；42020年4月19日4．要求设计报告规范完整。
机械设备计算机控制原理及应用教案
机械设备计算机控制原理及应用教案一、教学目标1. 了解机械设备计算机控制的基本概念。
2. 掌握机械设备计算机控制的基本原理。
3. 学习机械设备计算机控制的应用案例。
4. 培养学生的实际操作能力和创新能力。
二、教学内容1. 机械设备计算机控制的基本概念介绍机械设备计算机控制的定义、发展历程和分类。
2. 机械设备计算机控制的基本原理讲解计算机控制系统的组成、工作原理和特点。
3. 机械设备计算机控制的应用案例分析典型机械设备计算机控制系统的应用实例，如数控机床、等。
4. 机械设备计算机控制技术的未来发展探讨机械设备计算机控制技术的发展趋势和挑战。
三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理和案例。
2. 互动法：引导学生提问、讨论和分享。
3. 实操法：安排实验室或现场教学，让学生亲自动手操作。
四、教学准备1. 教材：机械设备计算机控制相关教材。
2. 课件：制作精美的PPT课件。
4. 辅助材料：相关论文、案例、视频等。
五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、提问、讨论等情况。
2. 课堂作业：布置相关练习题，检验学生对知识的掌握。
3. 实验报告：评估学生在实验室实操的表现和创新能力。
4. 期末考试：全面测试学生的综合素质。
六、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，每课时45分钟。
2. 授课方式：理论课与实践课相结合，各占一半课时。
3. 授课顺序：先讲解基本概念和原理，再进行案例分析和实操训练。
4. 进度安排：按照教材和课件内容，逐章讲解和实践。
七、教学重点与难点1. 教学重点：机械设备计算机控制的基本概念。
机械设备计算机控制的基本原理。
典型机械设备计算机控制系统的应用案例。
2. 教学难点：计算机控制系统的组成和工作原理。
机械设备计算机控制技术的未来发展。
八、教学实践1. 实践项目：动手操作实验室设备，体验机械设备计算机控制过程。
完成实操任务，如编程、调试和优化控制系统。
2. 实践要求：学生需在指导下完成实践项目。
计算机控制技术教案《微型计算机控制技术》
青岛大学教案学院：自动化工程学院教研室：控制系课程名称：微型计算机控制技术任课教师：丁军航1.课程性质：该课程是青岛大学自动化专业、电气工程及其自动化专业的主干专业课程，也是电子信息工程、计算机应用等专业的选修课，理论性、应用性、实践性和综合性强。
2.学习目的和要求目的:通过本课程的学习，使学生掌握计算机控制系统的理论与技术，受到较好的工程实践基本训练，具有分析、设计、开发和研究计算机控制系统的基本能力。
要求:（1）了解计算机控制系统的组成、接口和过程通道设计的基本知识；（2）掌握数字程序控制的基本原理和程序编制；（3）掌握常规及复杂控制策略、应用程序设计与实现技术；（4）学会计算机控制系统的硬件、软件设计与研制方法；（5）初步了解分散型测控网络技术和现场总线技术。
3.选用教材与课程地位（1）本课程选用的教材，由本课程组编写，是国家级“十一五”规划教材，由机械工业出版社2007 年6 月出版（2）本课程曾选用的教材，也由本课程组编写，2002 年获全国高等学校优秀教材二等奖。
由清华大学出版社出版，先后印刷21 次，发行量近12 万册，被许多高校选作教材，在国内产生了很大影响。
（2）本课程于2004 年被评为山东省精品课程。
4.内容简介全书共分9 章。
第1 章是绪论，介绍了计算机控制系统及其组成、计算机控制系统的典型型式、计算机控制系统的发展概况和趋势；第2 章讨论了计算机控制系统的硬件设计技术；第3 章讨论了数字控制技术，重点介绍了逐点比较法插补原理、多轴步进驱动控制技术和多轴伺服驱动控制技术；第4 章讨论了常规及复杂控制技术，主要介绍了数字控制器的各种控制算法；第5 章讨论了现代控制技术，主要介绍了采用状态空间的输出反馈设计法、极点配置设计法、最优化设计法；第6 章讨论了先进控制技术，重点介绍了模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术和预测控制技术；第7 章计算机控制系统的软件设计技术；第8 章讨论了分布式测控网络技术；第9 章讨论了计算机控制系统的设计原则、步骤和工程实现，并给出了设计实例。
计算机控制技术教案
计算机控制系统教案任课教师：职业技术学校教案（理论教学用）第1次课 2学时职业技术学校教案（理论教学用）第2次课 4学时HART协议智能式变送器采用双向全数字量传输信号，即现场总线通讯方式；目前广泛采用一种过渡方式，即在一条通讯电缆中同时传输4~20mA电流信号和数字信号，这种方式称为HART协议通讯方式。
智能式变送器的电源也由通信电缆传输。
2.1.2压力检测及变送液注式压力检测：依据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度来实现测量的。
U型管压力计、单管压力计、补偿微压计等。
结构简单、使用方便，但其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响。
一般用于测量较低压力、真空度或压力差。
弹性式压力检测：根据弹性元件受力变形原理，将被测压力转换成位移来实现压力测量。
主要有弹簧管、膜片和波纹管等负荷式压力检测：利用静压平衡原理进行压力测量。
典型仪表：活塞式、浮球式和钟罩式。
普遍用作标准仪器对压力仪表进行标定。
电气式压力检测：利用敏感元件将被测压力转换成各种电量，如电阻、电感、电容、电位差等。
具有较好的动态响应，特性量程范围大，线形好，便于进行压力的自动控制。
其它压力检测方法：弹振式压力计、压磁式压力计。
差动平板式电容传感器结构图基于热电效应的热电偶温度检测仪表。
非接触测量基于物体的热辐射特性与温度之间的对应关系而设计的。
优点:测温范围广，测温过程中不破坏被测对象的温度场分布；能测量运动物体；测温响应速度快。
缺点：所测温度受物体发射率、中间介质和测温距离的影响。
主要仪表：辐射温度计、光学高温计、光电高温计、比色温度计等。
其他测量技术：光纤测温技术、集成温度传感器测温技术等工业上常用的(已标准化)热电偶有：铂铑30-铂铑6热电偶(分度号为B)、铂铑10-铂热电偶(分度号为S)、镍铬-镍硅(镍铬-镍铝)热电偶(分度号为K)等。
引言：先看一个实验——热电偶工作原理演示热电偶测温原理热电偶温度计利用不同导体或半导体的热电效应来测温的 热电偶：两种不同的金属A 和B 构成闭合回路 当两个接触端T ﹥ T0时，回路中会产生热电势热电势由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势决定结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
七年级上册信息技术第5课计算机操作系统教案
七年级上册信息技术第5课
计算机操作系统教案
一、教学目标：
知识目标：了解常见的操作系统；
技能目标：能利用控制面板对Windows系统进行设置；
情感目标：培养学生对电脑的兴趣；
二、教学重难点：
教学重点：能安装和卸载软件；
教学难点：了解Windows操作系统的作用；
三、教学准备：
老师准备：多媒体课件；
学生准备：电脑；
四、教学过程：
一、激趣导入：
师：同学们你们知道计算机操作系统有哪些？它的作用是什么？
师：下面就让我们一起学习今天的内容（板书）《计算机操作系统》。
二、认识操作系统：
师：课件出示课本第33页的图片，请同学们认真观看后，结合课文内容想一想，常见的操作系统有哪些？操作系统的作用是什么？
生：仔细观察后，结合课文积极分组讨论；
师：巡视指导；
生：积极举手回答；
师：及时进行总结；
三、认识控制面板：
师：课件出示电脑的控制面板的图片，请同学们认真观看后，结合课文内容尝试对电脑进行设置；
生：认真观看后，结合课文积极进行尝试；
师：巡视指导；
师：对同学们的尝试情况进行总结；
四、课后作业：结合课文内容,挑选一款电脑常用软件，进行安装与卸载；。
计算机控制系统授课教案
计算机控制系统授课教案第一章概述第一节计算机控制系统概论一、计算机控制系统的一般概念1．自动控制系统的结构生产中的自动控制系统随控制对象、控制规律和所采用的控制器结构不同而有很大的差别，但一般可归纳为两大类，即闭环控制系统和开环控制系统。
由于开环控制系统控制性能较闭环控制系统差，因此在控制要求较高时均采用闭环控制。
闭环控制系统的典型结构如图1.1 所示。
图1.1 闭环控制系统的典型结构图2．计算机控制系统计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。
将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机控制系统。
如果计算机是微型计算机，就是微型计算机控制系统。
典型的计算机控制系统结构如图1.2 所示。
图1.2 计算机控制系统结构图3．计算机控制系统的工作步骤计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1) 实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2) 实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3) 实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
4．几个术语(1) 实时所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2) “在线”方式在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3) “离线”方式若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
二、计算机控制系统的发展概况计算机控制技术是自动控制理论与计算机技术相结合的产物，因此计算机控制系统的发展是与自动控制理论与计算机的发展密不可分的。
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件第一章：微型计算机控制技术概述1.1 课程介绍让学生了解微型计算机控制技术的基本概念、发展和应用领域。
介绍微型计算机控制技术的基本原理和组成部分。
1.2 微型计算机控制系统的组成讲解微型计算机控制系统的硬件和软件组成部分。
介绍控制器、执行器、传感器和接口等基本元素的功能和作用。
1.3 微型计算机控制技术的应用领域分析微型计算机控制技术在工业、医疗、家居等领域的应用案例。
探讨微型计算机控制技术的未来发展前景。
第二章：微控制器基础2.1 微控制器简介让学生了解微控制器的定义、特点和分类。
介绍常见微控制器的品牌和型号。
2.2 微控制器的结构和原理讲解微控制器的基本结构和组成部分。
介绍微控制器的时钟、寄存器、定时器、中断等关键特性。
2.3 微控制器的编程和应用介绍微控制器的编程语言和编程方法。
通过实例分析微控制器在实际应用中的编程和实践技巧。
第三章：微型计算机控制算法3.1 控制算法概述让学生了解控制算法的定义、作用和分类。
介绍常见控制算法的原理和特点。
3.2 比例-积分-微分控制算法（PID）讲解PID控制算法的原理和数学模型。
分析PID控制算法在实际应用中的优缺点和调整方法。
3.3 现代控制算法简介介绍现代控制算法如模糊控制、神经网络控制、自适应控制等。
探讨现代控制算法在微型计算机控制中的应用和优势。
第四章：接口技术4.1 接口概述让学生了解接口的定义和作用。
讲解接口的基本原理和分类。
4.2 数字/模拟接口介绍数字/模拟接口的功能和应用。
讲解数字/模拟接口的电路设计和编程实现。
4.3 串行通信接口讲解串行通信接口的原理和协议。
分析串行通信接口在微型计算机控制中的应用和实例。
第五章：微型计算机控制系统的实践应用5.1 控制系统的设计与实现讲解微型计算机控制系统的设计流程和原则。
分析控制系统中的硬件选择、软件设计和系统调试等环节。
5.2 温度控制系统实例通过温度控制系统实例分析微型计算机控制技术的应用。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握计算机控制技术的基本原理，理解计算机控制系统的工作流程。
2. 使学生了解计算机控制技术在工业、医疗、家居等领域的应用。
3. 帮助学生掌握计算机控制系统的硬件和软件设计方法。
技能目标：1. 培养学生运用计算机控制技术解决实际问题的能力。
2. 提高学生进行计算机控制系统编程、调试和优化的技能。
3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，能够就计算机控制技术问题进行讨论和分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机控制技术的兴趣，激发学生的创新意识。
2. 引导学生关注计算机控制技术在我国经济发展和社会进步中的作用，增强学生的社会责任感。
3. 培养学生严谨、细致的学习态度，树立正确的价值观。
课程性质分析：本课程为专业选修课，旨在让学生在掌握计算机控制技术基本原理的基础上，提高实际应用能力，培养学生的创新意识和团队合作精神。
学生特点分析：学生为高中二年级学生，具有一定的计算机基础和编程能力，对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力。
教学要求：1. 理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力。
2. 案例教学，结合实际应用场景，提高学生的学习兴趣。
3. 加强课堂互动，鼓励学生提问、讨论，提高学生的参与度。
4. 注重过程性评价，及时了解学生的学习进度，调整教学策略。
二、教学内容1. 计算机控制技术基本原理：包括计算机控制系统的组成、工作原理和性能指标，涉及课本第二章内容。
- 计算机控制系统的组成与分类- 控制器、执行器和被控对象的作用及相互关系- 性能指标：稳定性、快速性、精确性等2. 计算机控制技术在各领域的应用：介绍计算机控制技术在工业、医疗、家居等领域的实际应用，结合课本第三章实例进行分析。
- 工业自动化控制- 医疗设备控制- 智能家居控制3. 硬件和软件设计方法：包括控制器硬件设计、编程环境搭建以及软件编程，涉及课本第四章和第五章内容。
- 控制器硬件设计：微控制器、接口电路等- 编程环境：C语言、汇编语言、开发工具等- 软件编程：控制算法、程序设计等4. 计算机控制系统编程、调试和优化：以实际项目为例，讲解编程、调试和优化方法，涉及课本第六章内容。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算机控制系统授课教案第一章概述第一节计算机控制系统概论一、计算机控制系统的一般概念1．自动控制系统的结构生产中的自动控制系统随控制对象、控制规律和所采用的控制器结构不同而有很大的差别，但一般可归纳为两大类，即闭环控制系统和开环控制系统。
由于开环控制系统控制性能较闭环控制系统差，因此在控制要求较高时均采用闭环控制。
闭环控制系统的典型结构如图1.1所示。
图1.1 闭环控制系统的典型结构图2．计算机控制系统计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。
将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机控制系统。
如果计算机是微型计算机，就是微型计算机控制系统。
典型的计算机控制系统结构如图1.2所示。
图1.2 计算机控制系统结构图3．计算机控制系统的工作步骤计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
4．几个术语（1）实时所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
（2）“在线”方式在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
二、计算机控制系统的发展概况计算机控制技术是自动控制理论与计算机技术相结合的产物，因此计算机控制系统的发展是与自动控制理论与计算机的发展密不可分的。
1．自动控制原理的发展（1）经典控制理论（2）现代控制理论（3）智能控制理论2．计算机技术的发展1946年第一台计算机问世至今，计算机技术迅速发展。
3．计算机控制技术的发展（1）开创阶段(1955年—1965年)1952年，开始把计算机用于生产过程，实现了自动测量和数据处理，为操作人员提供了对管理有用的信息。
1954年用计算机构成了开环控制系统，能够帮助操作人员对一部分被控参量进行正确调节。
1957年采用计算机构成闭环控制系统，最初应用于石油蒸馏过程的调节；一年后，又在一个电站和一个炼油厂采用直接数字控制方式，实现了计算机闭环定值控制，这是计算机在线过程控制系统。
1960年，在合成氨和丙烯腈生产过程中完成了计算机监督控制，计算机开始侧重于最优控制，并逐步向分级控制和网络控制方向发展。
虽然每隔二、三年计算机应用于生产过程控制就有一些新发展，但在1965年以前基本上处于单项工程试验阶段。
（2）小型计算机时期(1965年—1972年)在试验阶段用于控制的计算机基本上还是模拟常规调节仪表所采用的调节规律，只在控制形式上由连续变为离散，因而调节效果得不到明显改善。
直到60年代后期出现了小型机，才使计算机控制得以普及。
由于小型机具有体积小、速度快、工作可靠、价格较便宜等特点，所以使得计算机控制系统不再只是大型企业的工程项目，对于较小的工程问题也能利用计算机来控制了。
这一时期主要是计算机集中控制，即用一台计算机控制尽可能多的调节回路。
在高度集中控制时，若计算机出现故障，将对整个生产产生严重影响。
提高可靠性的措施就是采用多机并用的方案，即增加小型机数目。
因此由于小型机的出现，过程控制计算机的台数迅速增长。
这一时期为实用及普及阶段。
（3）微型计算机时期(1972—现在)随着计算机技术的发展，出现了微型机，从而使计算机控制技术进入了崭新的阶段。
这一时期以微型机为主体。
在控制结构上，对于简单生产过程或装置，采用单台微型机独立控制，如以单片机、工业控制机、可编程控制器为核心的计算机控制系统；对复杂生产过程或装置则采用集散型控制系统，将计算机分散到生产装置中去，采用多级分布式结构，从下而上分为过程控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级，进行分散控制、集中操作、分级管理、统一协调的工作，既能使危险分散，又能实现整体的协调和优化，大大提高了系统的安全可靠性和通用灵活性。
所以这一时期也是大量推广和分级控制阶段。
三、计算机控制系统的发展趋势大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
1. 普及应用可编程序控制器可编程控制器(Programmable Controller)，缩写为PC，也可称之为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，是一种专为工业环境应用而设计的微机系统。
它用可编程序的存储器来存储用户的指令，通过数字或模拟的输入输出完成确定的逻辑、顺序、定时、计数和运算等功能。
某些PLC还可进行I/O控制，多台PLC之间进行通讯与联网，因此PLC在工业控制中得到了广泛的应用。
近年来PLC几乎都采用微处理器作为主控制器，且采用大规模集成电路作为存储器及I/O接口，因而其可靠性、功能、价格、体积等都比较成熟和完美。
特别是具有智能的I/O模块的开发成功，使PLC除了具有逻辑运算、逻辑判断等功能外，还具有数据处理、故障自诊断、PID运算及网络等功能，从而大大地扩大了PLC的应用范围。
目前从单机自动化到工厂自动化，从柔性制造系统、机器人到工业局部网络都可寻觅到PLC的踪影。
2. 采用集散控制系统集散控制系统是以微机为核心，把微机、工业控制计算机、数据通信系统、显示操作装置、输入/输出通道、模拟仪表等有机地结合起来的一种计算机控制系统，它为生产的综合自动化创造了条件。
目前出现了以位总线(Bitbus)、现场总线(Fieldbus)技术等先进的网络通信技术为基础的集散型控制结构。
若采用先进的控制策略，会使自动化系统向低成本、综合化、高可靠性的方向发展，实现计算机集成制造系统CIMS(Computer Integrated Manufacture System)。
3. 研究和发展智能控制系统经典控制理论主要研究的对象是单变量常系数线性系统，它只适用于单输入单输出控制系统。
系统的数学模型采用传递函数表示，系统的分析和综合方法主要是基于根轨迹法和频率法。
现代控制理论主要采用最优控制(二次型最优控制、H∞控制等)、系统辨识和最优估计、自适应控制等分析和设计方法。
系统分析的对象为多输入多输出线性系统，系统分析的数学模型主要用状态空间描述。
随着要研究的对象和系统越来越复杂，依赖于数学模型的传统控制理论难以解决复杂系统的控制问题，尤其是在具有如下特点的一类现代控制工程中：(1)不确定性的模型：传统控制是基于模型的控制，模型包括控制对象和干扰模型。
传统控制通常认为模型是已知的或经过辨识可以得到的，对于不确定性的模型，传统控制难以满足要求。
(2)高度非线性：在传统的控制理论中，对于具有高度非线性的控制对象，虽然也有一些非线性控制方法可供使用，但总的来说，目前非线性控制理论还很不成熟，有些方法又过于复杂，无法广泛应用。
(3)复杂的任务要求：在传统的控制系统中，控制任务往往要求输出量为定值(调节系统)或者要求输出量跟随期望的运动轨迹(跟踪系统)，因此控制任务比较单一。
但过于复杂的控制任务诸如智能机器人系统、复杂工业过程控制系统、计算机集成制造系统、航天航空控制系统、社会经济管理系统、环保及能源系统等传统的控制理论都无能为力。
在上述情形下智能控制便应运而生了。
智能控制是一类无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的过程，是用机器模拟人类智能的一个重要领域。
智能控制包括学习控制系统、分级递阶智能控制系统、专家系统、模糊控制系统和神经网络控制系统等。
应用智能控制技术和自动控制理论来实现的先进的计算机控制系统，将有力地推动科学技术进步，并提高工业生产系统的自动化水平。
第二节微型计算机控制系统的组成及特点一、微型计算机控制系统的硬件组成图1.3给出了微机控制系统的组成框图。
微型机控制系统的硬件包括：1.主机这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
图1.3微机控制系统组成框图2．输入输出通道这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
3．外部设备这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。
其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。
4．检测与执行机构(1)测量变送单元在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。
(2)执行机构要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。
例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期的温度值。
常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式，也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制。
二、微型机控制系统的软件组成软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。
整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。
1. 系统软件它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。