计算机控制系统
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spContent=计算机控制系统是自动化，轨道交通信号与控制专业的专业基础理论课程，适用于自动化、轨道交通信号与控制专业高年级的学生。通过本课程的学习，使学生掌握计算机控制基本理论；分析与设计方法，分析稳定性，稳态误差和快速性，数字PID控制器设计。具备根据实际问题分析与设计计算机控制系统的基本能力。
—— 课程团队
课程概述

   计算机控制系统是自动化，轨道交通信号与控制专业的专业理论课程，适用于自动化、轨道交通信号与控制专业高年级的学生。通过本课程的学习，使学生掌握计算机控制基本理论,信号分析与数学描述；分析与设计方法和实现技术，分析稳定性，稳态误差和快速性，数字PID控制器设计。具备根据实际问题分析与设计计算机控制系统的基本能力。对培养自动化专业学生应用控制理论，计算机知识解决实际工程问题起到平台作用，培养学生的创新意识，提高他们实践的能力。 为进一步学习自动化专业后续课程奠定扎实的基础。

 

    具体内容包括：信号分析与数学描述，性能分析，经典设计方法，组成与实现技术。重点讲解计算机控制系统的稳定性，稳态误差，快速性的分析方法以及提高这些性能的理论方法。

授课目标

     

通过本课程的学习，使学生掌握计算机控制基本理论,信号分析与数学描述；分析与设计方法和实现技术，分析稳定性，稳态误差和快速性，数字PID控制器设计。具备根据实际问题分析与设计计算机控制系统的基本能力。对培养自动化专业学生应用控制理论，计算机知识解决实际工程问题起到平台作用，培养学生的创新意识，提高他们实践的能力。 为进一步学习自动化专业后续课程奠定扎实的基础。

课程大纲
预备知识

自动控制原理，

微机原理及接口技术

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策， 2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问 http://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项：

1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

1.张三同，张文静，苗宇，孙绪彬，《计算机控制系统》，（新工科系列）清华大学出版社，2023.

2. 于海生，丁军航，潘松峰等，《微型计算机控制技术》，（国家十二五规划教材） 清华大学出版社, 2017。

3. 高金源，夏洁，《计算机控制系统》，（国家十一五规划教材） 清华大学出版社,2007。

4. 高金源等，《计算机控制系统》，（国家十一五规划教材）高等教育出版社，2010.

4. G. F. Franklin, J.D.Powell, and M.Workman. Digital control of Dynamic Systems.   清华大学出版社,培生教育出版集团，2001.

6. C. K. Krisha, K. G. Shin. Real-time Systems. 清华大学出版社,培生教育出版集团，2001.

常见问题

1.计算机控制系统有关的理论问题？

解：  

  （1）信号变换问题

  多数系统的被控对象及执行部件、测量部件是连续模拟式的，而计算机控制系统在结构上通常是由模拟与数字部件组成的混合系统。按一定的采样间隔（称为采样周期）对连续信号进行采样，将其变成时间上不连续的离散信号，进而变成数字信号才能进入计算机；另外，计算机输出的数字信号，也要经过D/A变换成模拟信号，才能将控制信号作用在被控对象之上。

  （2）被控对象建模

  计算机控制系统一般是由控制计算机和连续的被控对象构成的混合系统，为了分析和设计方便，通常都是将其等效地化为离散系统来处理，通常使用时域的差分方程、复数域的z变换和脉冲传递函数、频域的频率特性等建模和分析系统性能。

  （3）控制算法设计

  在实际工程设计时，数字控制器有两种经典的设计方法，即模拟化设计方法和直接数字设计方法，它们基本上属于经典控制理论的范畴，适用于进行单输入、单输出线性离散系统的算法设计。

  4）控制系统实现技术

  在计算机控制系统中，如何选择控制计算机，操作系统，控制软件，以及输入/输出通道设计，系统可靠性设计等问题都是实现控制系统要涉及的问题。因此，计算机控制系统的工程实现是一项复杂的系统工程。