《计算机控制系统》课程教学大纲

《计算机控制系统》课程教学大纲

Control System of Computer

课程编号：J1025-1026

学时数：60（讲课：40 实验：20 实习：2周）学分数：5

适用专业：自动化专业开课学期：7

执笔者：燕飞编写日期：2002年7月

一、课程的性质和目的

课程性质：《计算机控制系统》是高等学校本科自动化专业的专业课，是必修课。

主要任务：通过本课程的学习，使学生能够掌握计算机控制系统的基本原理，包括现场总线控制系统的基本原理和结构，能应用连续设计方法、离散化设计方法和数字PID方法设计数字控制器；同时掌握LONWORKS技术的基础知识和开发技能，培养学生应用LONWORKS现场总线技术设计开发智能建筑控制系统以及其它计算机控制系统的能力，为今后使用计算机控制技术打下良好的基础。

二、课程教学内容及学时分配

第一章绪论（2学时）

(1)计算机控制系统的发展、基本组成、特点及其分类

(2)各种不同计算机控制系统的特点、集中式计算机控制系统和DCS系统的不足

第二章现场总线技术（2学时）

(1)现场总线技术的结构和特点

(2)几种主要现场总线控制系统的性能特点

第二章计算机控制系统的信号（4学时）

(1)计算机控制系统中信号的种类

(2)理想采样与实际采样过程的数学描述及特性分析

(3)采样定理、信号的采样与恢复、数据保持原理、零阶保持器

第三章计算机控制系统的数学描述（6学时）

(1)Z变换的定义与方法

(2)差分方程、脉冲传递函数

(3)计算机控制系统的性能指标

第四章计算机控制系统的分析（6学时）

(1)稳定性分析、稳态误差分析

(2)系统的频域分析

第五章计算机控制系统的经典设计方法（6学时）

(1)连续域-离散化设计

(2)数字PID控制器设计

(3)Z平面根轨迹设计

(4)W′变换及频率域设计

(5)δ变换及δ域设计

第六章计算机控制系统工程实现中的某些问题（4学时）

(1)计算机控制系统中测试信号的处理

(2)控制算法的编排实现

(3)量化、溢出及其量化效应分析

(4)采样频率的选择

(5)计算机控制系统的抗干扰技术及可靠性技术

(6)计算机控制系统的设计与实现

第七章 LONWORKS技术（10学时）

(1)LONWORKS网络的基本组成

(2)NEURON芯片的结构及其特点

(3)LONTALK通信协议

(4)LONWORKS节点组成及其开发

(5)NEURON C语言

(6)NODEBUILDER开发工具

(7)LONMAKER网络安装工具、LNS DDE SERVER动态数据工具

(8)LNS应用开发工具

三、课程教学的基本要求

本课程的教学环节包括：课堂讲授、习题课、课外作业、实验和实习。通过本课程各个教学环节的教学，重点培养学生的自学能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力。

（一）课堂讲授

本课程内容比较广泛，而且涉及到计算机控制技术的前沿，因此在教学中要注意介绍各种计算机控制技术的特点及其发展，在比较中完成教学内容，使学生了解计算机控制技术方面的最新知识。此外由于课程内容很多，而学时数相对较少，因此在教学中宜采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力，以“少而精”为原则，精选课堂讲授内容，调动学生学习的主观能动性。

（二）实验实习环节

在课程教学过程中结合实验实习环节，培养学生应用LONWORKS现场总线技术开发计算机控制系统的能力，加强实践教学环节，使学生通过实验实习进一步掌握设计开发思路和方法，提高分析问题、解决问题的能力，增强教学效果。

实习周数:2周

实习内容：LONWORKS现场总线控制网络的设计

实习地点：计算机控制网络实验室

实习要求：要求学生能够依据实习题目的要求应用NODEBUILDER开发平台工具、LONMAKER网络安装工具、LNS DDE SERVER动态数据交换工具以及其它相关工具独立地完成一个基于LONWORKS技术的计算机控制系统的设计和调试工作，掌握计算机控制系统的设计开发思路和方法。

（三）习题

习题是本课程的重要教学环节，通过习题巩固讲授过的基本理论知识，培养学生自学能力和分析问题、解决问题的能力。

（四）考试环节（学生成绩评定：平时成绩30%+期末考试70%）。

期末考试形式采用笔试，考试题型分为：填空、简答、判断、选择、计算题。

四、本课程与其它有关课程的联系与分工

本课程的先修课为电路基础、计算机组成原理与汇编语言、自动控制原理、C语言。

五、建议教材与教学参考书

[1]高金源主编，《计算机控制系统》，北京航空航天大学出版社，2001

[2]冯勇主编，《现代计算机控制系统》，哈尔滨工业大学出版社，1997