控制技术及应用课程教学大纲

《控制技术与应用》课程教学大纲

先修课程：高等数学、电路、电子技术基础

适用专业：物联网工程

一、课程的性质和任务

1.课程性质

《控制技术与应用》课程是物联网工程专业的必修课，是其他某些工科类专业的公选课。

2.课程任务

通过《控制技术与应用》的教学，让学生了解航空航天、国防科研、仪器仪表、工业控制以及家用电器等各个领域的自动控制原理和方法，增加学生的一些生活常识，开阔学生视野、激发学生学习热情、提高学生综合文化素质，以面对21世纪的挑战。课程教学要求在每一章教学内容之前给出4个层次：即“了解、掌握、重点、难点”。“了解”是指学生在本章要了解的内容，如类型、结构等；“掌握是指学生在本章要掌握的内容，如原理、特征等；“重点”是指本章最重要的“东西”，如概念、方法等；“难点”是指本章较难掌握的“东西”，如电路分析及设计等。

二、本课程与其他课程的联系与分工

本课程的先修课程主要有高等数学、电路、模拟电子和数字电子技术等。本课程的很多内容都与电子技术基础、信号与系统有联系，是主要后续课程之一。该课程是机械电子工程的专业基础课之一，也是其他专业的选修课程，学习一定要紧密结合工程背景，通过多练习有助于学生掌握课程内容，希望每章后多布置习题给同学们练习。

三、课程教学内容

第一章自动控制技术概述

教学目的与要求：了解控制技术在航空航天、国防科研、仪器仪表、工业控制以及家用电器等各个领域的自动控制原理和方法。掌握高、新技术的基本特征。

教学重点与难点：

重点：控制技术的基本内容与特点。

难点：控制技术的研究对对象与方法。

第一节引言

第二节高技术和新技术基本特征

第三节实用自动控制特点及内容

一、特点

二、内容

第二章传感器的结构原理

教学目的与要求：了解控制系统中各种常用传感器的结构原理。掌握控制系统各种常用传感器的优点、缺点、使用方法与技巧。

教学重点与难点：

重点：电阻、电感、电容、光电、光纤、温度、磁性、压电、涡流、霍尔效应、等强度应变梁、商业电子称用传感器等。

难点：敏感器件的物理特性。

第一节传感器概述

一、传感器概念

二、传感器的应用

第二节电阻式传感器

一、原理

二、结构类型

第三节电感式传感器

一、原理

二、电感式传感器的主要形式

第四节电容式传感器

一、原理

二、结构类型

三、电容式传感器的优缺点

第五节光电式传感器

一、光电元件

二、光电式传感器的应用实例

第六节光纤传感器

一、工作原理

二、结构类型

第七节霍尔传感器

一、原理

二、霍尔元件的基本结构

三、霍尔元件的使用方法

第八节温度传感器

一、热电偶测温原理

二、热电偶结构

三、热电偶的使用

四、热电偶的补偿导线

五、热电偶使用注意事项

六、热电偶故障及其修复方法

七、热敏电阻温度传感器性能参数

八、集成温度传感器

第九节气体传感器

一、半导体气体传感器结构

二、应用举例

第十节磁性传感器

一、压磁式传感器

二、磁电式传感器

第十一节其他形式传感器

一、涡流传感器

二、压电式传感器

三、振弦式传感器

四、湿度传感器

五、等强度应变梁传感器

六、商业电子秤用传感器

第十二节传感器的现状及存在问题

第三章参数检测

教学目的与要求：了解控制系统中各种物理参数的检测原理。掌握控制系统中各种物理参数的检测方法、技巧与注意事项。

教学重点与难点：

重点：力、热、声、光、电参数的检测。

难点：扭转力矩的检测。

第一节力参数检测

一、扭转力矩检测

二、压（拉）力检测

三、张力检测

四、应力检测

第二节热参数检测

一、热敏电阻检测法

二、热电偶检测法

第三节声参数检测

一、声强测定原理

二、测定方法

第四节光参数检测

一、测定原理

二、检测方法

第五节电参数检测

一、直流电流和直流电压的检测

二、直流电功率检测

三、交流电流和交流电压的检测

四、交流电功率检测

五、电参数测量注意事项

第四章自动控制理论基础

教学目的与要求：了解自动控制的基本原理。掌握自动控制的基本方法。

教学重点与难点：

重点：自动控制系统的基本类型、自动控制系统的典型环节点。难点：PID调节器、最佳系统校正方法。

第一节系统动态过程分析基础

一、过渡过程及微分方程算子法

二、结构图及传递函数

三、电路的导纳阻抗及传递函数表示方法

第二节常用控制系统的基本类型

一、单回路系统

二、多回路系统

三、串级系统

四、比值系统

五、复合系统

第三节自动控制系统典型环节

一、惯性环节

二、比例环节

三、积分环节

四、滞后环节

五、振荡环节

六、微分环节

第四节PID调节器

一、比例（P）调节器

二、积分（I）调节器

三、微分（D）调节器

四、比例积分（PI）调节器

五、比例微分（PD）调节器

六、比例积分微分（PID）调节器

七、反馈网络带有电位计的调节器及惯性环节