课程详情
课程评价
spContent=“计算机控制技术”是北京交通大学测控技术与仪器专业的主干(必修)课，校级精品和优质课程。该课程是连续控制理论的延伸，以培养学生在离散域(z域)进行控制系统的理论分析、系统设计和算法实现为主要目标，具有理论新颖，原理抽象、应用广泛的特点，是一门理论和实践性都很强的自动控制类课程。
—— 课程团队
课程概述

同学们在学习完基于连续系统控制模型的“自动控制原理”(俗称“古典控制理论”)课程后，需要将其与计算机结合，才能应用于实际控制系统当中。因此，“计算机控制技术”课程是连续控制理论的延伸。它以培养学生在离散域(z域)进行控制系统的模型分析、控制器设计和算法仿真实现为主要目标。具体内容包括计算机控制系统的组成；信号的采样与恢复；线性离散系统的z变换分析法；计算机控制系统的稳定性、过渡响应和稳态准确度分析；计算机控制系统的模拟化设计；计算机控制系统的离散化设计；复杂控制规律系统设计等。


本课程基于新出版的《计算机控制技术》配套教材，着力于提升学习者如下能力：

-对计算机控制(离散域或z域)基本理论、基本方法的理解和分析能力

-基于传统控制理论(z传递函数模型)的数字控制器设计能力(本科层次模块)

-基于现代控制理论(离散状态空间模型)及先进控制理念的数字控制器设计能力(针对本研贯通教学计划设计的研究生层次模块)

-重要知识点的实验设计及工程应用案例的实时仿真能力


本课程具有如下优势和特点：

-基于OBE理念的本研互通教材、课程大纲、课件、研究性专题及习题设计

-依托国家一流“测控技术与仪器”专业建设平台

-依托国家精品在线开放课程平台(爱课程/MOOC)，可与其他高校共享资源+同步SPOC课程

-基于OBE理念的实验设计及科研案例设计

-基于国际互通模式的全英文教学资源（国际班）



授课目标

本课程的主要任务是使学生了解计算机控制技术的发展概况；理解计算机控制(又称数字控制或线性离散时间控制)的基本概念、基本原理和基本分析方法；掌握数字PID控制器、最少拍控制器、大林(Dahlin)和史密斯(Smith)预估算法以及串级、前馈-反馈、解耦等复杂控制系统的设计方法；掌握模糊智能控制系统的设计理念。通过课程实验和研究性专题的训练，着重培养学生在离散域进行自动控制系统分析、设计和计算机仿真测试的能力和工程意识，使学生能够系统地运用本课程及先修课程的理论体系解决复杂工程对象的计算机控制系统设计问题。

具体的课程教学目标如下：

1.   能够解释线性定常离散系统的模型理论、特性分析及常用数字控制系统的设计方法，并能运用其解决机电系统中的信息处理及控制问题；

2.   能够运用文献检索方法并应用本课程所学知识，探索与分析测控系统复杂工程问题的控制要求，提出多种解决方案；

3.   针对机电系统复杂工程问题，能够进行功能原理分析并进行控制方案设计，在方案提出中能体现创新意识，能考虑对社会、安全、环境的影响；

4.   能够运用所学知识根据不同对象模型特性和控制系统指标要求对其数字控制器算法部分进行详细方案设计；

5.   能够运用所学知识研究控制系统方案设计中的关键问题；

6.   能够利用所学知识设计实验，并使用Matlab软件工具或实验设备进行仿真调试；

7.   在研究性专题训练中，能够进行自我学习、报告撰写和沟通表达。 


课程大纲
预备知识

自动控制原理，Matlab语言(建议)。

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 https://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. 王爽心，齐红元编著. 计算机控制技术[M]. 北京：科学出版社，2024年2月，第1版(ISBN 978-7-03-076622-9).


2. 刘建昌，关守平，谭树彬等编著. 计算机控制系统[M]. 北京：科学出版社，2022年1月，第3版.

 

3. 姜学军等主编. 计算机控制技术[M]. 北京：清华大学出版社，2020年1月，第3版.

 

4. 康波，李云霞.计算机控制系统[M]. 北京：电子工业出版社，2015年2月，第2版.

 

5. Benjamin C. Kuo. Digital Control Systems[M]. Oxford University Press, US, 2nd Edition, June 1995.

 

6. K. Ogata. Discrete-time Control Design[M]. Prentice Hall, 2nd Edition(Electronic Edition).

 

常见问题

Q :  实验如何开展和考核？

 

A :  关于课程的实验部分，可以参阅本课程提供的“计算机控制技术”实验教程，自主完成。部分实验内容，本课程录制了实验指导视频，可供同学们自学参考。本部分不计入课程考核成绩。

 

Q :  研究性专题是什么，如何开展和考核？

 

A :  围绕课程的重要知识点教学内容，除课后布置一定数量的作业题外，为了提高学生对实际线性离散时间系统进行模型分析及控制器设计的应用实践能力，本课程设计有研究性专题实践环节(参阅“实验及案例教学简介”和“研究性专题1、2内容与报告要求”文档)。根据老师提供的或学生自由选择的专题题目，学生可自主设计和编程实现所研究的内容，展开分析和讨论，并自我监督完成研究性专题报告的撰写。本部分不计入课程考核成绩。