热工过程计算机控制技术课程教学大纲.docx

热工过程计算机控制技术课程教学大纲课程名称：热工过程计算机控制技术英文名称：Thermotechn i ca I Process Computer Contro I Techno I ogy课程编号：x4011181学时数：32学时其中实验学时数：4学时课外学时数：无学分数：3.5适用专业：热能与动力工程（A2/B） 课程的性质和任务（）性质热工过程计算机控制技术课程是热能与动力工程专业的专业选修课，是以自动控制 理论、计算机技术和自动化仪表等为基础的技术课程，与过程控制和电力拖动控制系统等密 切相关，技术性、综合性和实践性很强，是热工过程自动化方向重要的一门的专业课。通过 本课程学习，加深学生对实际热力过程控制系统的认识，帮助学生掌握对热力、制冷等设备 构成的计算机控制系统的分析方法，从而为设计合理的计算机控制系统，满足生产和工程需 要奠定基础。（二）任务1掌握计算机控制的一般组成结构和常用接口的基本原理，能够设计一般的应用接口电 路，掌握通用型计算机接口的使用，用适当的计算机语言编程实现应用系统的计算机控制。2运用自动控制原理，掌握控制系统中离散控制器的设计，熟练编写数据采集程序、控 制程序和数据处理程序。3分析、设计热工过程的计算机控制应用系统。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点（-）计算机控制系统概述主要内容:介绍计算机控制系统的一般组成和结构;介绍计算机控制系统分类、优越性； 介绍计算机控制系统的发展趋势；介绍采样、量化与重构。重点：计算机控制系统的一般组成和结构；采样、量化与重构。难点：计算机控制系统的一般组成和结构；采样、量化与重构。（二）模拟量输入/输出通道接口技术主要内容：介绍D/A、A/D转换器原理、性能指标及典型芯片；介绍MCS-51单片机和 D/A、A/D转换器接口，介绍MCS-51单片机接口；介绍放大器及多路开关；介绍常用输出 驱动电路。重点：微型计算机的输入输出接口技术，开关量、模拟量的输入输出通道。难点：信号的采样与量化处理方法。（三）数据采集（DAS）与数据处理主要内容：介绍微型计算机数据采集系统，包括基本数据采集系统、高速微机数据采集 系统、数据采集系统的发展；介绍数字滤波方法（包括程序判断滤波、算术平均滤波、加权 平均滤波、中值滤波、惯性滤波、复合滤波、高通滤波、带通滤波等），介绍标度变换（包 括线性标度变换和非线性标度变换），介绍越限报警处理方法；介绍数据采集与数据处理系 统应用。重点：数据采集系统的硬件组成，数字滤波技术、线性变换技术。难点：数字滤波技术、线性变换技术。（四）常用控制程序设计主要内容：简单报警程序与越限报警程序的原理和设计；开关量输出接口技术；光电隔 离技术；继电器输出接口技术；固态继电器输出接口技术；电磁阀接口技术；可控硅技术; 大功率场效应管开关接口技术；定时控制技术。重点：理解并掌握开关量输入和输出接口技术、常用报警程序的设计。难点：理解并掌握开关量输入和输出接口技术、常用报警程序的设计。（五）直接数字控制（DDC）及其算法主要内容：介绍PID的作用及计算机实现PID的优点；介绍基本数字PID （包括位置 式PID、增量式PID和速率式PID）,介绍改进式PID （包括抑制积分饱和的PID算法、抑 制干扰的PID算法、避免控制动作过于频繁的PID算法带死区的PID控制、给定值频繁 升降时对控制量进行阻尼的PID算法、混合过程PID算法、采样PID算法和批量PID算法）， 介绍PID控制程序的设计（包括位置式积分分离PID子程序、增量式PID算法子程序），介 绍数字PID调节器参数的整定。重点：微型计算机的DDC系统结构，数字控制器及其PID算法。难点：PID算法及其调节参数整定方法，程序实现方法。（六）热工过程计算机控制系统分析与设计主要内容：介绍控制系统设计的一般步骤（总体方案设计、计算机选择、控制算法设计 及系统联调）及控制系统软件设计等；常用算法设计（数字滤波、线性化处理、越限报警、 数码显示等）；控制系统设计举例。重点：常用算法设计及系统设计的总体过程。难点：根据工艺要求确定系统硬件结构和控制方法。三、教学方式及学时安排序号主要内容主要教学 方 式学时 分配辅导答 疑比 例-计算机控制系统概述讲授41： 1模拟量输入/输出通道接口技术讲授+实验82： 1*数据采集（DAS）与数据处理讲授+实验62： 1四常用控制程序设计讲授42： 1五直接数字控制（DDC）及其算法讲授62： 1六热工过程计算机控制系统分析与设计讲授42： 1四、课程其他教学环节要求（-）实验环节实验环节共4学时，均以实际动手实验为主，要求学生积极准备、认真参加，并及时上 交实验报告。主要内容：1. D/A、A/D转换实验，需2学时数字滤波实验，2学时（二）作业作业要求：在掌握基本概念基本术语基本结构的基础上，加强对各种接口的认识，广泛 阅读计算机应用系统硬件电路。熟练掌握计算机控制系统的编程能力。能分析较复杂的控制 系统，掌握计算机控制系统设计的一般方法，能设计热工过程一般应用系统的计算机控制系 统。（三）辅导答疑每6学时应安排2学时的辅导答疑时间，辅导答疑地点和时间应明确，教师应按时到岗。五、本课程与其他课程的联系本课程的先修课程为热工自动控制原理、单片机原理、模拟电子电路、数字电 子电路。六 教学参考书目微型计算机控制技术实用教程潘新民主编，电子工业出版社，2006微型计算机控制技术赖寿宏主编，机械工业出版社，2005微型计算机控制技术于海生主编，清华大学出版社，2000微型计算机控制技术及应用徐大诚主编，高等教育出版社，2003微型计算机控制技术曾庆波主编，电子科技大学出版社，2007计算机控制原理及其应用江秀汉等主编，西安电子科技大学出版社，1996年9月