spContent=计算机控制技术是自动化类专业很重要的一门专业基础课。课程介绍计算机控制系统的相关技术，包括I/O接口、I/O通道、数字控制器等，使学生获得计算机控制系统的组成原理、软硬件设计等方面的基础知识和基本应用技术。
计算机控制技术是自动化类专业很重要的一门专业基础课。课程介绍计算机控制系统的相关技术，包括I/O接口、I/O通道、数字控制器等，使学生获得计算机控制系统的组成原理、软硬件设计等方面的基础知识和基本应用技术。
—— 课程团队
课程概述
本课程将着重讨论计算机控制系统中的输入输出接口技术、输入输出通道技术、数字控制器设计与实现，以及计算机控制系统的设计等。
目标1：理解并掌握计算机控制系统的组成、特点、典型应用方式；掌握计算机控制系统实时控制的含义及重要意义；掌握计算机控制系统信号特点与描述。了解计算机控制系统的分析设计所需的工程基础和相关专业知识。
目标2：了解控制用计算机的选用，理解并掌握I/O接口电路的功能及要解决的主要技术问题，掌握计算机数据通信方式，了解RS485，CAN等现场总线及工业以太网接口，掌握I/O接口电路设计；掌握A/D、D/A转换器工作原理，模拟量I/O通道的设计；具备获取控制系统所需的模拟量、开关量等信息、以及传输、处理与利用信息的分析与设计能力，能够根据实际控制要求，分析问题并提出解决方案。
目标3：理解并掌握限幅滤波、平均值滤波、一阶惯性滤波、卡尔曼滤波等常用数字滤波方法；掌握模拟离散化间接方法设计数字控制器与直接方法设计，掌握数字PID控制、预测控制等计算机控制策略控制原理、算法及其参数整定。掌握滤波器、控制器实现方法，了解减小计算时延，提高控制实时性及提高计算机控制系统可靠性的方法。能够运用所学知识对自动控制系统进行分析并提出系统架构、控制方法等整体解决方案。
课程大纲
绪论
课时目标：计算机控制系统组成及特点、工作方式与信号特点、典型应用方式；计算机控制系统的发展。.
1.1 计算机控制系统的组成及特点
1.2 计算机控制系统的典型应用方式
1.3 网络化控制系统
1.4 计算机控制系统的发展
控制用计算机
课时目标：介绍控制用计算机，工业控制计算机、可编程控制器(PLC)、嵌入式系统等。重点回顾后续学习会用到的8086/8088接口相关的内容。
2.1 工业控制计算机*
2.2 可编程控制器（PLC）*
2.3 单片机与嵌入式控制器*
2.4 数字信号处理器（DSP）*
2.5 ARM处理器*
2.6 8086/8088接口技术
计算机数据通信
课时目标：掌握计算机数据通信方式。掌握RS485、现场总线及工业以太网接口。
3.1 数据通信方式
3.2 平衡传输与不平衡传输
3.3 RS-232C接口
3.4 RS422与RS485接口
3.5 现场总线接口
3.6 以太网接口
I/O接口与I/O通道
课时目标：掌握I/O接口电路的功能及要解决的主要技术问题。掌握计算机I/O接口、I/O通道设计技术，具备I/O接口、I/O通道设计能力。掌握I/O接口控制方法、端口选择、端口负载能力以及端口隔离；模/数(A/D)、数/模(D/A)转换原理与主要技术参数，I/O通道控制技术。
4.1 I/O接口与I/O通道概述
4.2 多路开关
4.3 采样-保持器
4.4 I/O控制方式
4.5 I/O接口技术
4.6 I/O通道技术
4.7 数字量I/O通道设计
4.8 模拟量输出通道设计
4.9 模拟量输入通道设计
4.10 设计实例
数字滤波方法
课时目标：掌握常用的限幅滤波、平均值滤波、一阶惯性滤波方法；掌握卡尔曼滤波算法及其应用。
5.1 限幅滤波法
5.2 平均值滤波法
5.3 中值滤波法
5.4 一阶滞后滤波法
5.5 线性卡尔曼滤波×
数字控制器连续-离散化设计
课时目标：掌握数字控制器模拟化设计方法，理解控制器参数对系统性能的影响。
6.1 引言
6.2 离散化方法
6.3 匹配z变换法
6.4 系统设计举例
数字PID控制器
课时目标：数字PID算法及其改进，位置算式与增量算式。掌握PID参数对系统性能的影响、参数的整定方法。通过实例，结合仿真进行讲解。
7.1 PID控制原理
7.2 数字PID控制器
7.3 PID控制算法的改进
7.4 非线性PID控制器
7.5 数字PID控制器参数整定
7.6 纯滞后的补偿——Smith预估补偿
数字控制器直接设计
课时目标：掌握最少拍控制算法设计的思想；处理被控对象在单位圆外面零极点的方法。大林控制算法及其振铃现象。
8.1 引言
8.2 最少拍无差控制系统设计
8.3 最少拍无纹波系统控制器设计
8.4 惯性因子法
8.5 非最少拍的有限拍控制
8.6 大林算法
预测控制
课时目标：掌握预测控制算法的特征、预测模型的构建方法、滚动优化的处理。掌握MAC、DMC算法。掌握非参数化模型（脉冲响应、阶跃响应）等应用。
9.1 内部模型
9.2 模型算法控制（MAC）
9.3 动态矩阵控制
数字控制器的实现
课时目标：计算机控制系统设计一般步骤，测量数据的预处理技术，数字滤波方法；控制器实现算法结构设计。掌握计算机控制系统设计的一般步骤。
10.1 减少计算时延的方法
10.2 数字控制器的计算结构
计算机控制系统的抗干扰技术
课时目标：掌握干扰的来源与传播途径；掌握抗干扰的主要措施。掌握计算机控制系统抗干扰措施以及可靠性设计的一般原则。
11.1 电磁兼容问题
11.2 电磁干扰抑制技术
计算机控制系统设计
课时目标：了解基于STM32单片机的温度控制系统、两轮平衡车控制系统、板球控制系统设计，为课程设计打下基础。
12.1 STM32单片机平台
12.2 温度控制系统
12.3 两轮平衡车控制系统
12.4 板球控制系统
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预备知识
模拟电子技术、数字电子技术、微机原理、自动控制原理等
参考资料
浙公网安备 33010802012594号
