1、控制技术及应用课程教学大纲控制技术及应用课程教学大纲山东农业工程学院制定（修订）单位： 制定（修订）时间： 2017年4月 课程中文名称：控制技术及应用课程英文名称：Control technology and application课程代码： 学 时 数： 48学时学 分 数：3学分 先修课程：高等数学、电路、电子技术基础适用专业：物联网工程一、课程的性质和任务1.课程性质控制技术及应用课程是物联网工程专业的必修课，是其他某些工科类专业的公选课。2.课程任务通过控制技术及应用的教学，让学生了解航空航天、国防科研、仪器仪表、工业控制以及家用电器等各个领域的自动控制原理和方法，增加学生的一些生活
2、常识，开阔学生视野、激发学生学习热情、提高学生综合文化素质，以面对21世纪的挑战。课程教学要求在每一章教学内容之前给出4个层次：即“了解、掌握、重点、难点”。“了解”是指学生在本章要了解的内容，如类型、结构等；“掌握是指学生在本章要掌握的内容，如原理、特征等；“重点”是指本章最重要的“东西”，如概念、方法等；“难点”是指本章较难掌握的“东西”，如电路分析及设计等。二、本课程及其他课程的联系及分工本课程的先修课程主要有高等数学、电路、模拟电子和数字电子技术等。本课程的很多内容都及电子技术基础、信号及系统有联系，是主要后续课程之一。该课程是机械电子工程的专业基础课之一，也是其他专业的选修课程，学习
3、一定要紧密结合工程背景，通过多练习有助于学生掌握课程内容，希望每章后多布置习题给同学们练习。三、课程教学内容第一章 自动控制技术概述教学目的及要求：了解控制技术在航空航天、国防科研、仪器仪表、工业控制以及家用电器等各个领域的自动控制原理和方法。掌握高、新技术的基本特征。教学重点及难点：重点：控制技术的基本内容及特点。难点：控制技术的研究对对象及方法。第一节引言第二节高技术和新技术基本特征第三节实用自动控制特点及内容一、特点二、内容第二章 传感器的结构原理教学目的及要求：了解控制系统中各种常用传感器的结构原理。掌握控制系统各种常用传感器的优点、缺点、使用方法及技巧。教学重点及难点： 重点：电阻、
4、电感、电容、光电、光纤、温度、磁性、压电、涡流、霍尔效应、等强度应变梁、商业电子称用传感器等。难点：敏感器件的物理特性。第一节传感器概述一、传感器概念二、传感器的应用第二节电阻式传感器一、原理二、结构类型第三节电感式传感器一、原理二、电感式传感器的主要形式第四节电容式传感器一、原理二、结构类型三、电容式传感器的优缺点第五节光电式传感器一、光电元件二、光电式传感器的应用实例第六节光纤传感器一、工作原理二、结构类型第七节霍尔传感器一、原理二、霍尔元件的基本结构三、霍尔元件的使用方法第八节温度传感器一、热电偶测温原理二、热电偶结构三、热电偶的使用四、热电偶的补偿导线五、热电偶使用注意事项六、热电偶故
5、障及其修复方法七、热敏电阻温度传感器性能参数八、集成温度传感器第九节气体传感器一、半导体气体传感器结构二、应用举例第十节磁性传感器一、压磁式传感器二、磁电式传感器第十一节其他形式传感器一、涡流传感器二、压电式传感器三、振弦式传感器四、湿度传感器五、等强度应变梁传感器六、商业电子秤用传感器第十二节传感器的现状及存在问题第三章 参数检测教学目的及要求：了解控制系统中各种物理参数的检测原理。掌握控制系统中各种物理参数的检测方法、技巧及注意事项。教学重点及难点： 重点：力、热、声、光、电参数的检测。难点：扭转力矩的检测。第一节力参数检测一、扭转力矩检测二、压（拉）力检测三、张力检测四、应力检测第二节热
6、参数检测一、热敏电阻检测法二、热电偶检测法第三节声参数检测一、声强测定原理二、测定方法第四节光参数检测一、测定原理二、检测方法第五节电参数检测一、直流电流和直流电压的检测二、直流电功率检测三、交流电流和交流电压的检测四、交流电功率检测五、电参数测量注意事项第四章 自动控制理论基础教学目的及要求：了解自动控制的基本原理。掌握自动控制的基本方法。教学重点及难点： 重点：自动控制系统的基本类型、自动控制系统的典型环节点。难点：PID调节器、最佳系统校正方法。第一节系统动态过程分析基础一、过渡过程及微分方程算子法二、结构图及传递函数三、电路的导纳阻抗及传递函数表示方法第二节常用控制系统的基本类型一、单
7、回路系统二、多回路系统三、串级系统四、比值系统五、复合系统第三节自动控制系统典型环节一、惯性环节二、比例环节三、积分环节四、滞后环节五、振荡环节六、微分环节第四节PID调节器一、比例（P）调节器二、积分（I）调节器三、微分（D）调节器四、比例积分（PI）调节器五、比例微分（PD）调节器六、比例积分微分（PID）调节器七、反馈网络带有电位计的调节器及惯性环节第五节最佳控制系统的标准及校正方法一、评价系统的主要指标二、二阶闭环调节系统的最佳标准三、三阶闭环调节系统的最佳标准四、二阶或三阶最佳标准应用举例五、校正方法第六节控制系统常用参数（公式）图表及符号说明一、调节器的二阶最佳及三阶最佳比较二、电
8、气传动常用调节对象的计算三、常用电气网路的复数阻抗四、常用电子调节器的线路及特性五、符号说明第五章 计算机控制教学目的及要求：了解自动控制系统中常用作实时控制的51单片计算机的结构原理及最小系统组成方法。掌握自动控制系统中用作实时控制的单片计算机的控制方法、特点及技巧。教学重点及难点： 重点：硬件电气特性及参数。难点：编程方法及技巧。第一节结构特性第二节功能指令一、指令符号的意义二、指令及地址第三节应用举例一、工业顺序控制二、步进电机控制三、警报音变控制四、彩灯花样控制五、用单片机控制测量系统第六章 接口技术教学目的及要求：了解自动控制系统中常用各种接口电路的原理。掌握自动控制系统中常用各种接
9、口电路的使用技巧及方法。教学重点及难点： 重点：电平变换接口、器件间接口、设备及仪表间接口、大负载及设备间接口、A/D、D/A接口。难点：接口电路分析。第一节电平变换接口第二节各类半导体器件间的接口一、晶体管驱动TTL电路的接口二、运算放大器及CMOS电路间的接口三、CMOS及TTL的接口四、光敏器件同TTL匹配的接口第三节工业电气设备及大负载及低压半导体器件的接口一、工业电气设备及低压半导体器件的接口二、大负载及低压半导体的接口第四节阻抗匹配及负荷计算一、阻抗匹配实例二、负荷计算第五节D/A（数/模）转换及接口一、D/A转换原理二、D/A转换器及接口第六节A/D（模/数）转换及接口一、双积分
10、A/D转换原理二、双积分A/D转换器及接口第七节微机键盘、显示及通讯接口一、键盘接口二、显示器接口三、通讯接口四、学时分配表章 次章 名实验名称 学时分配备 注理论实践第一章自动控制技术概述2第二章传感器的结构原理12第三章参数检测12第四章自动控制理论基础12第五章计算机控制6第六章接口技术4合 计48五、课程教学基本要求1.课堂讲授：传统教学及多媒体教学相结合。2.作业：鉴于课时量的限制，没有开设专项的讨论课，关于学法和教法改进及适应性问题的讨论放在课间或课余。加强学生对作业的训练，并做到详细批改每个学生所作的每道作业题，适时发现并及时纠正学生的错误以加强学生对所学知识的理解。六、建议教材
11、及主要参考资料1.建议教材张洪润、金伟萍、关怀 自动控制技术及工程应用M.北京：清华大学出版社，2013.102.主要参考资料1 胡寿松. 自动控制原理M. 北京：科学出版社，20012张洪润 实用自动控制M.四川：科学技术出版社，第1版，1993.7七、课程成绩考核课程成绩考核包括平时考核和期末考核。平时考核包括：出勤、作业、课堂表现、实验报告等。期末考核采取闭卷考试形式。平时考核成绩占总成绩的30%，期末考核成绩占总成绩的70%。具体考核内容及所占比例，详见下表。考核内容占总成绩的比例平时考核出勤、回答问题、课堂练习、课后作业、实验报告30%期末考核闭卷考试70%各系部可根据专业要求和课程特点，选择适合的考试考核形式和成绩比例，报教务处审批备案。大纲制（修）订人：王锋大纲审定人：校 对：日 期：2015年8月
