计算机控制系统的特点

第一章绪论

计算机控制系统的特点、组成、分类和发展趋势。

(1)计算机控制的一般概念及其发展

(2)计算机控制系统的特点、组成和分类

(3)计算机控系统的发展趋势

课程重点：计算机控制系统的特点、组成和分类

课程难点：计算机控制系统的信号变换特点

解决办法：从计算机控制系统的基本结构入手，分析计算机控制系统是一个模拟-离散混和系统，引出计算机控制系统的信号转换过程，掌握计算机控制系统的特点。

第二章数字控制理论基础

计算机控系统的数学基础、离散系统数字控制理论和性能指标分析。

(1)信号变换理论

(2)离散系统数字描述

(3)脉冲传递函数

(4)线性离散系统稳定性、稳态性能和暂态性能分析

课程重点：线性离散系统的稳定性、稳态性能和暂态性能分析

课程难点：线性离散系统的零极点对系统性能的影响

解决办法：熟练掌握线性离散系统的分析方法，借助MATLAB仿真工具，充分利用图解分析方法，直观方便。

第三章开环数字程序控制

直线和圆弧逐点比较法插补原理，计算机控制步进电机的实现方法。

(1)运动轨迹插补的基本原理

(2)直线逐点比较法插补原理

(3)圆弧逐点比较法插补原理

(4)步进电机控制原理

(5)计算机与步进电机接口实现方法

课程重点：逐点比较法插补原理（直线与圆弧）、步进电机控制

课程难点：四个象限圆弧逐点比较法插补运算

解决办法：以第一象限为主，掌握圆弧插补运算。在此基础上考虑四个象限的符号变化以及顺弧和逆弧进给的走步区别。

第四章计算机控制系统的常规控制技术

数字PID控制原理、控制器的设计、控制参数的整定及其PID控制新技术。

(1)数字PID控制标准型算法

(2)数字PID控制改进型算法

(3)控制参数的工程整定方法

(4)PID控制算法的发展

最少拍控制原理、控制器的设计及其系统的改进。

(1) 最少拍控制的基本原理

的结构设计

(2) 闭环脉冲传递函数)(z

(3) 最少拍有纹波控制器的设计

(4) 最少拍无纹波控制器的设计

(5) 最少拍系统的改进措施

Smith控制器工作原理和设计，Dalin控制器的设计及振铃的消除。

(1) Smith控制器设计

(2) Dalin控制器的设计

课程重点：数字PID控制及改进型算法，最少拍控制系统设计，纯滞后控制系统设计

课程难点：大量的离散信号处理，采样开关对系统分析的影响；最少拍无纹波系统的分析与设计方法；

解决办法：通过例题，学会最少拍系统设计步骤，通过MATLAB仿真，学会系统分析设计方法。利用过程控制实验台学会控制系统应用设计。

第五章计算机控制系统的状态空间设计

状态空间模型的极点配置法、最优设计法。

(1) 状态空间模型的极点配置设计法

(2) 状态空间模型的最优化设计法

课程重点：基于状态空间模型的极点配置设计和最优化设计方法。

课程难点：采用状态空间模型的最优化设计。

解决办法：根据状态空间模型的最优化设计的特点；用分离性原理将控制器分为估计器和状态反馈两部分分别设计，合适选取二次性能指标函数的参数，是实现系统最优的关键。通过MATLAB仿真实验学会设计方法。

第六章计算机控制系统的先进控制技术

内模控制和预测控制原理。

(1) 内模控制算法

(2) 模型预测控制算法

课程重点：内模控制的基本原理、工程设计方法和应用。

课程难点：IMC-PID控制器的设计

解决办法：引导学生从分析IMC滤波器的结构形式入手，掌握IMC滤波器参数对系统性能的影响是设计IMC控制器的关键，再通过IMC控制的等效变换等到反馈控制器的结构。同样需要MATLAB仿真实验进一步掌握设计方法。

第七章过程通道

计算机控制系统的数字量、模拟量的输入/输出过程通道结构和工作原理。

(1)过程通道的类型和功能

(2)数字量输入输出通道的结构、工作原理和设计方法

(3)模拟量输入输出通道的结构、工作原理和设计方法

课程重点：模拟量输入输出通道技术；

课程难点：过程通道设计中主要硬件接口电路的功能和应用；

解决办法：通过实验了解和熟悉过程通道硬件接口芯片和总线连接方法，学会系统接口设计。

第八章计算机网络控制技术

计算机控制系统的数据通信特点，DCS控制系统、FCS控制系统。

(1)计算机控制系统的数据通信技术

(2)DCS控制系统

(3)FCS控制系统

课程重点：分散控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）；

课程难点：DCS的体系结构；

解决办法：通过典型工业控制系统应用实例介绍和完成集散控制系统实验，熟悉和掌握系统结构和应用设计。

第九章计算机控制系统软件设计

控制系统的软件结构、主要数据处理技术和设计方法。

(1)控制软件的体系结构

(2)计算机控制系统中数据处理技术

(3)应用软件设计技术

课程重点：控制应用软件的体系结构和工程设计方法；

课程难点：控制系统应用软件设计方法；

解决办法：本课程只是给出了应用软件的基本设计框架，对这部分的深入了解要学习一些软件工程设计思想，进行软件编程练习。

第十章控制系统计算机辅助设计与仿真

课程重点：学习应用MATLAB对控制系统进行仿真研究。

课程难点：采用M文件和采用S函数与Simulink结合实现的系统仿真方法；

解决办法：在熟悉系统的基础上，大量进行仿真软件设计训练。

第十一章计算机控制系统的设计与工程实现

计算机控制系统的综合设计方法和实用技术。

(1)计算机控制系统的基本设计方法

(2)工程实现中的软、硬件抗干扰技术

(3)计算机控制系统的设计实例

课程重点：在前10章学习的基础上，学习设计控制系统。

课程难点：建立系统整体的概念

解决办法：寻找典型控制系统案例，针对一个完整系统进行分析。为学生提供更多的工业控制网站，要求学生多看一些设计实例和进行设计实练（如通过课程设计、毕业设计）。