计算机测控技术教学大纲

一、主要学习内容及要求
　　一、核心知识点
　　第一章 绪论
　　1、控制；2、自动控制；3、自动控制系统；4、开环/闭环控制系统；5、计算机控制系统的基本框图；6、计算机控制系统的控制过程；7、计算机控制系统的分类。
　　第二章 离散系统分析数学基础
　　1、采样；2、量化；3、A/D转换；4、D/A转换；5、香农采样定理；6、Z变换；7、Z变换的性质；8、Z反变换；9、保持器。
　　第三章 计算机控制系统的数学描述
　　1、脉冲传递函数；2、闭环系统的脉冲传递函数；3、广义对象的脉冲传递函数；4、采样系统的零极点在Z平面上的分布与系统的稳定性和响应速度的关系； 5、系统的特征多项式；6、系统的特征方程；7、系统的特征根；8、采样控制系统的稳态分析。
　　第四章 数字控制器的设计方法
　　1、比例系数Kp；2、积分时间常数Ti；3、微分时间常数Td；4、比例积分微分调节器；5、比例调节器；6、比例积分调节器；7、比例微分调节器；8、积分饱和；9、参数整定；10、试凑法；11、临界比例法。
　　第七章 过程输入输出通道
　　1、I/O通道及其分类；2、模拟量输入输出通道的结构；3、A/D与D/A转换器的主要技术指标；4、串模干扰和共模干扰及其不同的抑止措施。
　　第八章 数据采集及处理
　　1、计算机数据采集系统的构成；2、计算机数据采集系统的主要功能；3、设计计算机数据采集系统的主要考虑的问题；4、数字滤波；6、标度变换；7、线性插值。
　　二、教学基本要求
　　第一章 绪论
　　【了解】1、计算机控制系统的工作特点；2、计算机控制系统按照功能的分类；
　　【掌握】1、计算机控制系统组成的基本框图以及各组成部分的基本功能；2、按照控制规律的分类；3、计算机控制系统的发展；
　　【重点掌握】1、开环/闭环控制系统的构成；2、计算机控制系统的控制过程；
　　第二章 离散系统分析数学基础
　　【了解】1、采样过程的数学描述；2、δ函数的数学描述；3、Z变换的偏微分定理。
　　【掌握】1、信号的分类；2、保持器的概念以及零阶保持器数学描述； 3、Z变换的定义以及Z变换的某些性质（初值定理、终值定理、复位移定理）； 4、指数函数的Z变换。
　　【重点掌握】1、采样过程、采样周期以及采样角频率的概念；2、香农采样定理；3、典型函数的Z变换（单位脉冲函数、单位阶跃函数、单位斜坡函数）；4、Z变换的性质（线性、延迟定理、超前定理）；5、Z反变换的概念以及主要方法（部分分式展开法、长除法）；6、线性差分方程的概念以及用Z变换解差分方程。
　　第三章 计算机控制系统的数学描述
　　【了解】1、建立计算机控制系统的两种方法；2、连续系统的传递函数；3、系统实轴上的单极点在不同位置所对应的不同脉冲响应；4、系统所一对共轭极点在不同位置所对应的不同脉冲响应；5、W变换；6、劳斯判据；7、位置误差系数；8、速度误差系数。
　　【掌握】1、采样系统极点的模与系统稳定性的关系；2、系统误差的脉冲传递函数；3、系统的稳态误差。
　　【重点掌握】1、脉冲传递函数的定义及其代数运算法则 ；2、闭环系统的脉冲传递函数及其求解方法；3、典型计算控制系统的脉冲传递函数（包括广义对象、串联环节等等）；4、采样系统的零点、极点概念以及零极点和系统稳定性的关系；5、系统特征方程以及特征根。
　　第四章 数字控制器的设计方法
　　【了解】1、计算机控制系统设计的两个方面的内容； 2、数字控制器的两种设计方法；3、不同的被调量的PID参数经验选择范围；
　　【掌握】1、PID调节器的概念；2、模拟PID调节器的算法表达式；2、位置式、增量式数字PID调节器的控制规律及其优缺点；3、抑止积分饱和现象的方法：过限削弱积分法和积分分离法；
　　【重点掌握】1、数字PID调节器以及比例调节器、比例积分调节器、比例微分调节器的算法表达式；2、数字PID调节器的各参数对系统性能的影响；3、数字PID调节器参数整定的常用方法：临界比例度法、试凑法。
　　第七章 过程输入输出通道
　　【了解】1、I/O通道的种类和作用；2、A/D与D/A转换原理；3、引入计算机控制系统的干扰的来源以及分类；
　　【掌握】1、模拟量输入通道的结构及其各部分组成的作用；2、模拟量输出通道的结构及其各部分组成的作用；3、串模干扰和共模干扰及其不同的抑止措施；
　　【重点掌握】1、模拟量输入通道、输出通道的设计分别应该考虑的问题；2、A/D与D/A转换器的主要技术指标；3、电源设计中常用的抗干扰措施。
　　第八章 数据采集及处理
　　【了解】1、计算机数据采集系统的发展；2、线性化处理方法；
　　【掌握】1、计算机数据采集系统的构成及其基本功能；2、设计数据采集系统应该考虑到问题；
　　【重点掌握】1、数字滤波的概念以及数字滤波常用方法（程序判断滤波、算术平均滤波、中值滤波、一阶滞后滤波、加权平均滤波、防脉冲干扰滤波）；2、标度变换的概念以及线性标度变换的方法。
二、教材及参考资料
　　《计算机控制技术》，张桂香，电子科技大学
　　《计算机控制原理与技术》，刘明俊、杨壮志等，国防科技大学出版社
　　《计算机控制系统》，何克忠、李伟，清华大学出版社