计算机控制技术
一、本课程教学目的和要求 1. 教学目的
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。 2. 教学要求
(1) 掌握计算机控制系统及其组成，熟悉工业控制机的结构及组成，了解计算机控制系统的典型型式、发展概况和趋势；
(2) 掌握计算机控制系统的硬件设计技术；
(3) 掌握数字程序控制的基本原理、程序编制以及多轴电机驱动控制技术； (4) 掌握常规及复杂控制策略； (5) 学会应用程序设计与实现技术；
(6) 掌握人机接口技术与监控组态应用；
(7) 熟悉分布式测控网络技术和现场总线控制技术；
(8) 了解工程案例，熟悉计算机控制系统的设计与实现方法。
二、课程内容及学时分配
《计算机控制技术》课程总学时数是48，周学时数是3。其中讲课的学时数是40，实验学时数是8。 1．讲课内容和学时（40学时）
(1) 绪论（2学时） 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以及学习本课程的目的和要求。
(2) 输入输出接口与过程通道（7学时）
总线技术与总线扩展技术；数字量输入输出接口与过程通道；模拟量输入输出接口与过程通道；硬件抗干扰技术。
(3) 数字控制技术（5学时）
数字程序控制基础；逐点比较法差补原理；步进电机控制技术与伺服电机控制技术。
(4) 常规及复杂控制技术（9学时）
数字控制器的连续化设计技术、离散化设计技术；纯滞后控制技术、串级控制技术、前馈-反馈控制技术；解耦控制技术；模糊控制技术。
(5) 现代控制技术（本科生不讲或选讲）
采用状态空间法的输出反馈设计、极点配置和最优化设计。 (6) 应用程序设计与实现技术（3学时）
程序设计技术；测量数据预处理技术；数字控制器的工程实现；系统的有限字长数值问题；软件抗干扰技术。
(7) 人机接口技术与监控组态软件（3学时）
人机接口（HMI/SCADA）技术；监控组态软件概述；实时数据库；监控组态软件的I/O设备驱动、网络通信功能、控制功能；计算机控制系统中的数据交换技术；监控组态软件应用举例
(8) 分布式测控网络技术（5学时）
工业网络技术、基于串行总线的测控网络技术、分布式控制系统（DCS）、现场总线（Fieldbus）控制技术；系统集成与集成自动化系统；分布式测控网络设计。
(9) 计算机控制系统设计与实现（3学时）
系统的设计原则与步骤、系统的工程设计与实现；计算机控制系统设计举例。 (10) 工程案例分析与课程专题讨论（3学时）
讨论课内容是与本课程相关的大学生创新训练项目、实验室开放项目、参加科研训练项目、第二课堂的设计制作项目、自选项目等。案例分析以最近所做实际工程项目为背景，进行提炼和分析。 2．实验内容和学时（8学时）
(1) 数据采集与控制输出实验（2学时）
了解A/D、D/A接口及过程通道的设计和使用方法，掌握板卡在数据采集与处理中的应用技术。
(2) X-Y运动平台数控实验（2学时）
掌握逐点比较插补算法原理和数字程序控制程序设计方法，学会步进电机的控制方法。掌握二轴运动控制卡的应用。
(3) 温度PID控制系统实验（2学时）
掌握PID控制器的设计、程序实现方法，学会PID参数的在线整定步骤和方法，并将其应用于温度控制。掌握从事计算机控制系统实验研究和调制的基本技能。
(4) 基于RS-485总线的分布式数据采集系统实验（2学时）
掌握由RS485总线构成的主从分布式计算机控制网络，学会网络通信与通信协议的制定方法，能实现点到点、一点到多点通信。掌握组态王的工程开发过程与方法，掌握智能模块与组态王的连接方法。
三、说明
(1) 本课程为自动化专业的主要专业课之一。本课程的先修课程应当包括：《微机原理》、《计算机接口技术》、《自动控制原理》、《计算机软件基础》、《C语言程序设计基础》、《过程检测及仪表》等。
(2) 教学内容要注重理论联系实际，有针对性地把系统原理与系统实现结合起来；软件与硬件实现结合起来。从理论上、技术上、工程实现上进行全面考虑，加强能力的培养，提高创新意识。
(3) 采用传统教学方法和现代教学方法相结合，一方面采用课堂讲授、实验、练习三结合，另一方面适当采用现场教学、计算机、多媒体教学CAI课件等现代教学手段，激发学生的学习兴趣，培养学生的创造能力。
(4) 每章节都配合一定数量的习题，用于巩固所学知识和应用所学知识进行独立设计课题。配合部分小型课题设计，来培养学生的创新意识和创造能力。
四、适用专业及层次
本课程适用于高等院校本科自动化专业、电气工程及其自动化专业，也可用于电子信息工程、计算机科学与技术、机械工程及其自动化等专业。 五、推荐教材
(1) 国家级“十二五”规划教材、国家精品课程配套教材 于海生等.微型计算机控制技术（第2版），北京：清华大学出版社，2009
(2) 国家级“十一五”规划教材、国家精品课程配套教材 于海生等.计算机控制技术，北京：机械工业出版社，2007 六、推荐参考书
(1) 孙增圻.计算机控制理论及应用,北京：清华大学出版社，1989 (2) 谢剑英.微型计算机控制技术,北京：国防工业出版社，2001 (3) 王锦标.计算机控制系统,北京：清华大学出版社，2004
(4) 王常力，罗安．分布式控制系统（DCS）设计与应用实例,北京：电子工业出版社，2004
(5) G. F. Franklin, J. D. Powell and M. Workman. Digital control of dynamic systems. Third Edition. Addison Wesley Longman, Inc., 1998
(6) K. J. ?str?m, B. Wittenmark. Computer controlled systems theory and design. Third Edition. Prentice Hall, 1998
《计算机控制技术》教学大纲
