《計算機控制技術(shù)》課程教學大綱

《計算機控制技術(shù)》教學大綱一、課程基本信息課程名稱（中文）計算機控制技術(shù)課程名稱（英文）ComputerControlTechnology課程代碼05120090課程性質(zhì)選修課程類別專業(yè)選修課考核形式考查總學分（學時/周）2.5（48）理論學分（學時）2（32）實踐或?qū)嶒瀸W分（學時/周）0.5（16）先修課程《自動控制原理》《計算機通信網(wǎng)絡(luò)》后續(xù)課程適應范圍全日制本科面向?qū)I(yè)電子信息工程開課學期6開課學院電子與信息工程學院1.指導思想：培養(yǎng)學生軟硬件相結(jié)合的能力，主要針對計算機控制技術(shù)軟件和周邊硬件的設(shè)計與開發(fā)，并具備一定的現(xiàn)場調(diào)試能力。2.基本原則：以信息技術(shù)為核心，計算機為載體，結(jié)合必備的硬件知識，設(shè)計并實現(xiàn)完整的計算機控制系統(tǒng)，是工業(yè)控制技術(shù)的基本框架。3.課程思政：注重理論和實踐相結(jié)合，軟件理論結(jié)合到硬件設(shè)備的實踐之中。同時要具有正確的人生觀和價值觀，以正確的思維方式完成對整個計算機及相關(guān)硬件組成的系統(tǒng)的控制。在教學中，結(jié)合教學內(nèi)容，培養(yǎng)學生對科學的興趣、實事求是的科學態(tài)度、辯證唯物主義的世界觀，知道中國科學家對物理學的貢獻，培養(yǎng)學生的愛國主義情操。二、課程目標及其對畢業(yè)要求的支撐2.1課程目標通過本課程的學習，學生應具備以下幾個方面的課程目標：課程目標1：使學生系統(tǒng)地了解計算機控制技術(shù)的基本概念和基本規(guī)律，掌握觀測信號輸入、控制信號輸出、常用計算機控制算法、控制器設(shè)計的基本理論與基本方法，了解這些概念和規(guī)律在實際工程技術(shù)中的應用，為后續(xù)相關(guān)課程和專業(yè)知識的學習打下基礎(chǔ)。課程目標2：使學生在計算機控制系統(tǒng)分析、配套軟硬件設(shè)計、開發(fā)和相關(guān)知識的自學能力培養(yǎng)等方面得到嚴格的訓練，從而提高學生提出問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的探索精神和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生應用能力、團隊合作能力、科研能力，努力實現(xiàn)知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。課程目標3：通過課堂教學、實踐操作等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生學習計算機控制技術(shù)相關(guān)軟硬設(shè)計開發(fā)的興趣、實事求是的科學態(tài)度、辯證唯物主義的世界觀與愛國主義情操。2.2畢業(yè)要求、指標點與課程目標的對應關(guān)系畢業(yè)要求、指標點如表1所示。表1畢業(yè)要求、指標點支撐的畢業(yè)要求涉及的畢業(yè)要求指標點支撐強度1.工程知識1.3掌握計算機的基礎(chǔ)知識，能夠針對電子信息工程類問題進行初步的軟件分析和設(shè)計。M2.問題分析2.3能運用工程科學基本原理分析復雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。M3.設(shè)計/開發(fā)解決方案3.1掌握設(shè)計/開發(fā)電子信息工程領(lǐng)域復雜工程問題解決方案所需要的專業(yè)知識和開發(fā)工具。L本課程的各個課程目標對應畢業(yè)要求指標點的權(quán)值矩陣如表2所示表2課程目標支撐畢業(yè)要求指標點的權(quán)值矩陣畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求指標點1.3畢業(yè)要求指標點2.3畢業(yè)要求指標點3.1課程目標10.40.40.4課程目標20.40.40.4課程目標30.20.20.2注：將一個畢業(yè)要求指標點分解到對應課程目標中，每一列的權(quán)值Σ＝1。三、課程內(nèi)容及學時分配第一部分理論教學注：下文中“*”代表基本了解，“**”代表一般掌握，“***”代表熟練掌握。第一章計算機控制系統(tǒng)及其發(fā)展趨勢（2學時）計算機控制系統(tǒng)概述；（*）計算機系統(tǒng)的典型形式；（**）計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢；（*）支撐的課程目標：1，2第二章計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)（6學時）總線技術(shù)；（**）數(shù)字量輸入輸出接口與過程通道；（***）模擬量輸入輸出接口與過程通道；（***）基于串行總線的計算機控制系統(tǒng)硬件技術(shù)；（***）支撐的課程目標：1，2數(shù)字控制技術(shù)（4學時）數(shù)字控制基礎(chǔ)；（***）逐點比較法插補原理；（***）多軸步進驅(qū)動控制技術(shù)；（**）多軸伺服驅(qū)動控制技術(shù)；（**）支撐的課程目標：1，2第四章常規(guī)及復雜控制技術(shù)（6學時）1.數(shù)字控制器連續(xù)化設(shè)計技術(shù)；（***）2.數(shù)字控制器離散化設(shè)計技術(shù)；（***）3.純滯后控制技術(shù)；（**）4.串級控制技術(shù)；（**）5.前饋-反饋控制技術(shù)；（**）6.解耦控制技術(shù)；（**）支撐的課程目標：1，2，3第五章先進控制技術(shù)（4學時）1.模糊控制技術(shù)；（***）2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)；（**）3.專家控制技術(shù)；（**）4.預測控制技術(shù)。（**）支撐的課程目標：1，2第六章計算機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計（6學時）1.程序設(shè)計技術(shù)（**）2.人機接口；（***）3.測量數(shù)據(jù)預處理技術(shù)；（***）4.數(shù)字控制器工程實現(xiàn)；（***）5.系統(tǒng)有限字長數(shù)值問題；（**）6.軟件抗干擾技術(shù)；（***）支撐的課程目標：1，2第七章分布式測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（2學時）1.分布式控制系統(tǒng)（DCS）；（**）2.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）；（**）3.系統(tǒng)集成自動化系統(tǒng)（**）支撐的課程目標：1，2第八章計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)（2學時）1.系統(tǒng)設(shè)計的原則與步驟；（**）2.系統(tǒng)的工程設(shè)計與實現(xiàn)；（***）3.實例講解；（**）支撐的課程目標：1，2，3第二部分實踐教學環(huán)節(jié)表3實驗項目設(shè)置、目的要求及支撐的課程目標序號實驗項目學時數(shù)項目要求項目類型項目性質(zhì)目的要求支撐的課程目標1自動控制系統(tǒng)建模實驗3必修操作驗證數(shù)據(jù)采集卡與計算機控制箱相連接，完成模擬量的輸入輸出和數(shù)字量的輸入輸出信號測試。1，2，32A/D轉(zhuǎn)換與數(shù)字濾波3必修操作驗證掌握計算機控制系統(tǒng)模擬量輸入通道的A/D轉(zhuǎn)換與數(shù)字濾波器技術(shù)的基本原理與方法。1，2，33數(shù)字PID控制算法的研究3必修操作綜合掌握數(shù)字PID的控制算法及其參數(shù)整定。1，2，34最少拍控制算法的研究3選修操作驗證掌握最少拍控制器的設(shè)計和實現(xiàn)方法。1，2，35串級控制算法的研究3選修操作驗證掌握串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點及參數(shù)整定方法。1，2，36基于STM32的電機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)9選修操作綜合掌握解耦控制算法的設(shè)計與實現(xiàn)方法。1，2，3合計學時24計劃學時16注：1、項目要求：必修、選修、其他等；2、項目類型：演示、操作、模擬等；3、項目性質(zhì)：驗證、綜合、設(shè)計、研究等四、課程考核環(huán)節(jié)、評價方式、考核環(huán)節(jié)評價標準及其達成度評價4.1課程考核環(huán)節(jié)與評價方式本課程考核建議由平時表現(xiàn)、讀書報告、實驗、期末考試等構(gòu)成?？荚嚦煽儾捎冒俜种?。課程綜合成績=平時表現(xiàn)成績×20%+讀書報告成績×10%+實驗成績×30%+期末考試×40%。具體考核/評價方法、依據(jù)和對應的教學目標關(guān)系如下表4所示。表4考核環(huán)節(jié)、評價方式、比重和對應的課程目標成績構(gòu)成考核/評價方式分值課程教學目標平時表現(xiàn)根據(jù)考勤、課代表任職、平時主動提問、是否存在不認真聽講等情況綜合給分/百分制20課程目標1課程目標2課程目標3讀書報告期中考試成績/百分制10課程目標1課程目標2課程目標3實驗根據(jù)網(wǎng)上學習情況、實驗操作、實驗報告給出相應成績/百分制30課程目標1課程目標2課程目標3期末考試期末考試/百分制40課程目標1課程目標2課程目標3綜合成績平時成績+期中考試+實驗成績+期末考試/百分制100課程目標1課程目標2課程目標34.2考核環(huán)節(jié)評價標準根據(jù)表4可知，本課程的3個課程目標分別由多個考核環(huán)節(jié)來支撐，每個考核環(huán)節(jié)的評價標準如下：①平時表現(xiàn)平時表現(xiàn)成績等于考勤成績*50%+課內(nèi)外其他表現(xiàn)成績*50%，占總成績的20%。其中，考勤成績滿分100分，每遲到1次扣10分，每缺課一次扣20分，扣完為止。課內(nèi)外其他表現(xiàn)成績滿分100分，①普通學生基礎(chǔ)分75分，課代表基礎(chǔ)分100分，②每次主動提問等優(yōu)良不表現(xiàn)加5分，③課內(nèi)出現(xiàn)不良表現(xiàn)視情況扣分，例如大聲喧嘩扣2分。在基礎(chǔ)分上進行加減分后成績不低于0分，不高過100分。②讀書報告滿分100分，根據(jù)讀書報告的質(zhì)量與排版美觀性綜合打分，占比總評的10%。③實驗滿分100分，總成績=各次實驗平時表現(xiàn)成績均值*50%+各次實驗報告成績均值*50%，占比總評的30%。④期末考試滿分100分，成績評定依據(jù)見試卷參考答案，占比總評的40%。4.3課程目標達成度評價本課程教學目標達成度評價依據(jù)和方法如下表5所示。表5教學目標達成度評價依據(jù)和方法教學目標評價依據(jù)評價方法課程目標1平時表現(xiàn)成績、讀書報告成績、實驗成績、期末考試成績課程目標2平時表現(xiàn)成績、讀書報告成績、實驗成績、期末考試成績課程目標3平時表現(xiàn)成績、讀書報告成績、實驗成績、期末考試成績表5中權(quán)重合理性說明：對于教學目標1，主要評價學生對計算機控制技術(shù)及實驗課程概況的了解，基本概念與基本規(guī)律的掌握，注重基本知識點和理論的掌握，平時表現(xiàn)、讀書報告、實驗、以及期末試卷題目都比較容易反映相應知識點的掌握程度，故評價權(quán)重大致均衡。對于教學目標2，主要評價學生對計算機控制系統(tǒng)分析、配套軟硬件設(shè)計、開發(fā)和相關(guān)知識自學能力的培養(yǎng)，讀書報告、實驗成績較能反映該教學目標，權(quán)重相對大些。對于教學目標3，主要針對學生對計算機控制技術(shù)相關(guān)軟硬設(shè)計開發(fā)的興趣、科學態(tài)度、世界觀等開展評價。平時表現(xiàn)、讀書報告、實驗成績相對來說更能反映相應目標，故權(quán)重較大。五、持續(xù)改進本課程根據(jù)平時表現(xiàn)、讀書報告、實驗、期末考試、各教學目標評分值和學生、教學督導等反饋，及時掌握學生的學習動態(tài)和學習狀況；課后及時反思，發(fā)現(xiàn)教學中的不足并及時改進。尚需在下一輪課程教學中改進提高的，需在下一輪及時改進和提高，確保教學目標的實現(xiàn)和相應畢業(yè)