计算机控制-自主学习项目任务书-2018年

目录一．计算机控制实验指导1．概述 (1)2．实验一A/D与D/A 转换 (3)3．实验二数字滤波 (7)4．实验三 D(s)离散化方法的研究 (9)5．实验四数字PID控制算法的研究 (13)6．实验五串级控制算法的研究 (16)7．实验六解耦控制算法的研究 (19)8．实验七最少拍控制算法的研究 (23)9．实验八具有纯滞后系统的大林控制 (28)10．实验九线性离散系统的全状态反馈控制 (30)11．实验十二维模糊控制器 (33)12．实验十一单神经元控制器 (36)二．计算机控制对象实验指导1．实验一直流电机转速计算机控制实验 (39)2．实验二水箱液位计算机控制实验 (41)三．计算机控制软件说明1．概述 (43)2．安装指南及系统要求 (48)3．LabVIEW编程及功能介绍 (49)5．附录 (78)概述一．系统功能特点1．以PC微机为操作台，高效率支持“计算机控制”的教学实验。

2．系统含有高阶电模拟单元，可根据教学实验需要进行灵活组合，构成各种典型环节与系统。

3．系统含有界面友好、功能丰富的软件。

PC微机在实验中，除了用作实验测试所需的虚拟仪器外，还可用作测试信号发生器以及具有很强柔性的数字控制器。

4．系统的硬件、软件设计，充分考虑了开放型、研究型实验的需要。

可自己设计实验内容，构建系统对象，编写控制算法，进行计算机控制技术的研究。

二．系统构成实验系统由上位PC微机（含实验系统上位机软件）、ACCT-I实验箱、USB2.0通讯线等组成。

ACCT-I实验箱内装有以C8051F060芯片（含数据处理系统软件）为核心构成的数据处理卡，通过USB口与PC微机连接。

1．ACCT-I实验箱简介ACCT-I实验箱是一个通用的实验箱。

它主要由电源部分U1单元，信号源部分U2单元，与PC机进行通讯的数据处理单元U3，元器件单元U4，非线性单元U5，U6，U7，模拟电路单元U8～U16组成，详见附图。

计算机应用基础课程教案：学生自主学习教学设计随着信息技术的快速发展，计算机已成为现代社会不可或缺的工具。

计算机应用基础是所有计算机专业的必修课程之一，它涵盖了计算机的基础理论和基本操作，是学生接触计算机的起点。

对于这门课程的教学，学生自主学习已经成为一种必不可少的教学方法。

学生自主学习，指的是学生在教师指导下，根据自身学习兴趣和能力，自主选择课程内容和学习方式，通过自主学习来提高自己的学习效果和学习能力。

这种教学方法强调“以学生为中心”的教育理念，能够激发学生的自主学习兴趣和创新精神，让学生在更加自然和舒适的状态下学习，提高学习效率和学习成效。

下面，本文将从三个方面阐述计算机应用基础课程的学生自主学习教学设计。

一、学生自主学习的必要性与传统的教学模式相比，学生自主学习模式更具有适应性和可持续性，它能够适应学科的各种专业性、交叉性和发展性特点，也更具有可持续性，能够在持续性的学习中获得知识的长期积累和学习能力的不断提升。

学生自主学习还能够促进教师和学生之间的互动和相互影响，提高教学质量和效果。

学生在自主学习中常常会提出一些新的问题和观点，这些观点和问题往往会成为教师教学改进和完善的重要依据。

二、学生自主学习教学设计的原则为了确保学生自主学习教学能够顺利进行，教学设计必须遵循一些基本原则。

（1）以学生为中心学生应该成为学习的中心，教师应该针对学生的学习需求和学习水平制定相应的教学内容和学习计划，促进学生的自主学习和学习成效。

（2）灵活应变学生自主学习需要灵活应变的教学方式和手段，教学设计应具有针对性和综合性，紧密结合学生自主学习的特点和需求。

（3）开放性和创新性学生自主学习需要开放和创新的教学环境和教学方式，教学设计应该具有启发性和探索性，鼓励学生尝试不同的学习方式和方法。

三、学生自主学习教学设计的实施在计算机应用基础课程中，学生自主学习教学设计的实施应该从以下两个方面着手：（1）教师指导下的自主学习教师应该通过讲授、指导和鼓励，确保学生在自主选择学习内容和学习方式的同时，能够在教师的指导下合理地安排学习时间和进度。

课程设计任务书2011～2012 学年第 1 学期学生姓名：专业班级：电气工程及其自动化2008级（1）班指导教师：胡蔷陶彪工作部门：电气与电子信息工程学院电气自动化教研室一、课程设计题目计算机控制课程设计二、课程设计内容（含技术指标）1．设计目的及要求通过本课程设计学生应掌握设计所用硬件电路的工作原理，软件的使用方法。

能较熟练地使用软件平台设计较复杂的计算机控制系统。

1）根据设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。

2）要求掌握计算机控制系统的设计内容、方法和步骤。

3）学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数。

4）学会绘制有关计算机控制系统原理图和编制元器件明细表。

5）学会编写设计说明书。

6）通过对所设计的系统进行仿真实验，掌握系统仿真的方法。

7）按设计指导书中要求的格式书写设计报告，所有的内容一律打印。

8）报告内容包括设计过程、软件仿真结果及分析、硬件仿真结果及分析。

9）必须有整体电路原理图、各模块原理图。

10）软件仿真包括各个模块的仿真和整体电路的仿真。

2．设计内容1）接口设计项目设置与内容序号名称内容提要学时每组人数1 8253可编程计数/定时器8253与单片机的硬件连接8253工作方式及其功能2 5～82 A/D转换ADC0809与单片机的硬件连接ADC0809的转换性能25～8ADC0809转换的编程和调试方法3 存储器扩展与EPROM编程常用存储器芯片单片机扩展外部存储器的硬件、软件设计与调试方法EPROM的擦除、编程方法2 5～84 基本I/O接口和中断单片机I/O接口的特性和使用方法单片机中断系统的性能、中断程序的编制和调试方法2 5～85 步进电动机控制单片机控制步进电动机的硬件接口技术步进电动机驱动程序的设计与调试方法2 5～86 顺序控制了解顺序控制系统设计和调试简单的顺序控制系统 2 5～8 2）计算机控制课程设计项目设置与内容1. 智能式脱水控制系统设计2. PID数字控制器的设计3. 冰箱控制器设计4. 燃油加热炉IPC控制系统设计5. 浓度—流量控制器设计6. 锅炉进水流量控制系统设计7. 加热炉参数检测和炉温控制系统设计8. 步进电机模糊PID控制9. 基于单片机的无线温控电风扇调速器设计10. 单相逆变电源数字化控制系统11. 基于单片机的交流调速系统设计12. 即热式电热水器模糊控制器的设计13. 电饭锅的模糊控制三、进度安排1．时间安排序号内容学时安排（天）1 接口设计项目 12 方案的选择论证 13 硬件、软件设计和仿真 54 设计答辩 15 撰写和打印设计报告 2合计10 2．执行要求计算机控制系统设计的6题中选做一题，要求独立完成，并在答辩过程中检测。

计算机课程设计任务书全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：计算机课程设计任务书一、课程名称：计算机课程设计二、课程代码：CS101三、课程性质：必修四、学时学分：48学时3学分五、课程简介：本课程旨在培养学生计算机科学的设计和实现能力，通过实际项目的设计和开发，加深对计算机科学理论知识的理解和应用。

通过本课程的学习，学生将掌握软件工程的基本原理、方法和技术，提高计算机程序设计和开发能力，培养团队协作和创新能力。

六、教学目标：本课程旨在通过实际项目的设计和开发，培养学生的计算机科学综合素养和实际应用能力，具体目标包括：1. 熟练掌握软件工程的基本原理、方法和技术；2. 提高计算机程序设计和开发能力；3. 培养团队协作和创新能力；4. 提高学生的问题解决能力和逻辑思维能力；5. 提升学生的沟通能力和表达能力；6. 培养学生具有独立学习和自主探究的能力。

七、教学内容：1. 软件工程基础知识2. 软件需求分析和规格说明3. 软件设计和架构4. 程序设计和编码技术5. 质量保证和测试技术6. 软件项目管理和团队协作1. 理论讲授：介绍软件工程的基本理论知识和方法2. 分组项目设计：学生组成小组，完成软件项目设计和开发3. 案例分析：通过案例分析，加深对软件工程知识的理解4. 实践操作：学生通过实际操作，掌握软件设计和开发技术5. 课堂讨论：鼓励学生在课堂上积极提问和参与讨论九、考核方式：1. 项目报告：学生需提交项目设计和开发的报告，包括需求分析、设计方案、实现过程和测试结果等2. 课堂演示：学生需在课堂上进行项目演示，展示项目成果和技术实现3. 期末考试：学生需参加期末考试，考核软件工程知识和理论基础掌握情况十、教学资源：1. 课程教材：《软件工程导论》、《软件需求工程》、《软件设计与构造》等2. 计算机实验室：提供实际项目设计和开发的硬件设备和软件环境3. 专业导师：专业教师指导学生解决问题和开展项目工作十一、课程审核和评估：1. 课程审核：本课程需由学校计算机系审核并定期评估2. 教学效果评估：通过学生评价、教师评价和项目成果评价等方式，对教学效果进行评估和改进3. 课程质量保障：通过持续优化教学资源、提高师资力量、加强项目管理等方式，保障教学质量和效果以上为《计算机课程设计任务书》的内容，希望学生们在本课程的学习中，能够提高计算机科学的综合素养和实际应用能力，为将来的职业发展打下坚实基础。

《计算机控制综合课程设计》任务书一、设计目的和要求（一）目的通过计算机控制综合课程设计，学生应掌握计算机控制系统的设计原则、方法和步骤，熟悉相关计算机控制系统的硬件组成与设计方案，掌握常用传感器的使用方法，过程输入输出通道的设计应用，熟悉常用的控制算法和控制器的使用，掌握上位机监控软件以及组态软件的应用。

具有初步设计小型计算机监控系统的能力。

（二）要求计算机控制综合课程设计主要训练学生运用已学过的传感器、变送器、输入输出模块、运动驱动模块、工控计算机、可编程序控制器等相关的硬件，以及上位机监控程序设计软件（组态王、iFIX或力控等）和PLC编程软件等，完成水温、压力、电机转速等常用工业控制对象监控系统的硬件设计和上位机监控软件设计。

通过学生完整的设计一套基本的测控系统，使其受到自动化工程设计的基本训练，能够从事自动化工程的基本设计和维护工作。

具体如下：1.通过数据采集设备和输入输出通道电路的设计，锻炼学生对传感器、变送器、数据采集板卡、基本执行器等的参数设置与应用能力，以及硬件电路的设计能力；2.通过工控机和可编程序控制器等控制器的应用，训练学生控制器的基本应用与编程能力；3.通过一个工业控制对象的计算机监控界面的设计，锻炼学生系统配置、输入输出变量的定义，以及监控界面设计的基本能力。

4.通过控制算法的编程实现，训练学生掌握基本控制算法，并能通过程序设计进行实现。

5.通过一套完整的工业常用对象测控系统的设计、调试，以达到培养学生利用所学理论知识解决实际问题以及综合运用知识的能力。

二、设计内容及步骤（一）设计内容以下设计题目，每位同学任选一个，然后，指导教师根据设备情况再进行二次协商调配。

每个题目，学生在完成基本要求的设计内容的基础上，可以加入其他附加功能。

题目1：基于PCI板卡的锅炉温度监控系统的设计与实现利用PCI-1710板卡作为系统输入输出通道，采用铂电阻进行温度测量，用工控机实现锅炉水温的温度控制，要求进行上位机监控界面的设计，温度控制精度要求达到±5º，测量范围是0～100º。

12级⾃动化专业计算机控制课设任务书及指导书12级⾃动化专业《计算机控制课程设计》任务书及指导书⼀、设计任务设计、调试⼀个具有温度检测、串⾏A/D、串⾏D/A和液晶显⽰温度值得⼀个温度控制系统，编写数字PID控制算法，观察控制参数对控制结果的影响⼆、设计⽬的1.通过实践进⼀步理解和掌握微机接⼝技术；2.掌握使⽤汇编及C语⾔开发单⽚机系统的⽅法；3.复习使⽤Protel制作电路板的技能；4.学会通过阅读相关器件的英⽂资料设计产品；5.进⼀步提⾼设计、调试基于单⽚机的计算机控制系统的能⼒。

三、设计内容本设计在Lab8000通⽤微控制器实验系统及由北京建筑⼤学研制的温度测量及控制扩展板上进⾏。

要求将温度检测产⽣的模拟量送⼊串⾏A/D转换器TLC549,转换得到的数字量送⼊CPU，经数字PID控制算法计算产⽣控制量，将控制量送⼊串⾏数模转换器LTC1446，控制发热元件，同时在液晶显⽰器显⽰温度值。

在设计和调试过程中要将设计中涉及的各部分逐个调试通过，然后再整体调试。

在逐个调试时，可使⽤⼀些模拟信号，例如在调试串⾏A/D时，可先将模拟量输⼊接⼀个电位器，由电位器模拟温度量输⼊；在调试D/A输出控制发热元件前，先⼿动通过电位器产⽣⼀个模拟量控制发热元件。

1.温度测量与控制电路系统使⽤集成电路温度传感器AD590作为测温器，AD590是AD公司⽣产的⼀种精度和线性度较好的双端集成温度传感器，其输出电流与绝对温度有关，对于电源电压从5-10V 变化只引起1A最⼤电流的变化或1摄⽒度等效误差。

图1 温度传感部分图1给出了⽤于获得正⽐于绝对温度的输出电流的基本温度敏感电路，当温度有了10℃的变化时输出电压变化为20mV，即该电路运放1脚电压随温度变化为2mV/℃。

AD590将温度变化量转换成电压值变化量，经过LM324⼀级跟随后输⼊到电压放⼤电路，放⼤后的信号输⼊到A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，利⽤CPU采集并存储采集到的数据。

计算机控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握计算机控制系统的基础理论知识，包括控制系统的组成、工作原理和性能指标；2. 使学生了解常见传感器的工作原理，并能运用所学知识分析传感器的选用原则；3. 让学生掌握计算机控制算法的基本原理，如PID控制、模糊控制等。

技能目标：1. 培养学生运用计算机编程软件（如MATLAB）进行控制系统仿真的能力；2. 培养学生设计简单的计算机控制系统硬件电路，并进行调试的能力；3. 提高学生运用所学知识解决实际计算机控制问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机控制技术产生浓厚的兴趣，激发学生的学习热情；2. 培养学生具备团队协作精神，学会与他人共同探讨、分析和解决问题；3. 增强学生的创新意识，培养学生在面对实际问题时敢于尝试、勇于突破的精神。

分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为计算机控制技术的实践性课程，旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。

学生处于高年级阶段，已具备一定的专业基础知识和实践能力。

教学要求注重理论与实践相结合，强调学生的动手实践能力和解决实际问题的能力。

二、教学内容1. 计算机控制系统概述- 控制系统基本概念- 控制系统发展历程- 计算机控制系统的优势与应用2. 控制系统硬件组成- 控制器硬件结构- 传感器及其接口技术- 执行器及其接口技术3. 计算机控制算法- PID控制算法原理- 模糊控制算法原理- 其他先进控制算法介绍4. 控制系统仿真与设计- MATLAB/Simulink软件介绍- 控制系统仿真模型搭建- 控制系统硬件设计及调试5. 实际案例分析与讨论- 典型计算机控制系统案例分析- 学生分组讨论实际控制问题- 创新性控制系统设计实践教学内容安排与进度：第一周：计算机控制系统概述第二周：控制系统硬件组成第三周：计算机控制算法第四周：控制系统仿真与设计第五周：实际案例分析与讨论教材章节及内容列举：第一章：计算机控制系统概述（涵盖教学内容1）第二章：控制系统的硬件与接口技术（涵盖教学内容2）第三章：计算机控制算法（涵盖教学内容3）第四章：控制系统的仿真与设计（涵盖教学内容4）第五章：计算机控制系统应用案例（涵盖教学内容5）三、教学方法本课程采用以下多样化的教学方法，以充分激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：用于讲解计算机控制系统的基本概念、原理和算法等理论知识。

计算机操作学习计划书一、学习目标本计划书的学习目标是通过系统的学习和实践，掌握计算机操作的基本知识和技能，提高对计算机操作系统和软件的理解和应用能力，为以后的工作和学习打下良好的基础。

二、学习内容和方法1.学习内容1）计算机硬件基础知识了解计算机硬件的基本构成和原理，包括CPU、内存、硬盘、显卡、主板等主要组件的功能和作用。

2）操作系统基础知识熟悉Windows、Linux等主流操作系统的基本操作和管理方法，包括系统安装、配置、文件管理、网络设置等内容。

3）常用办公软件操作掌握Microsoft Office办公套件的常用操作方法，包括Word文档处理、Excel表格处理、PPT演示制作等技能。

4）基本网络知识了解计算机网络的基本概念、网络组成结构、网络传输协议等内容，掌握常见网络设备的配置和管理方法。

2.学习方法1）理论学习阅读相关教材和资料，通过查阅资料和网上资源，了解计算机硬件和软件的基本知识。

2）实践操作通过实际操作，加深对计算机系统的理解，巩固学习的知识和技能。

3）反复练习在学习过程中，要进行反复练习，加强对操作方法和技巧的掌握。

三、学习时长和安排本计划书的学习时长为3个月，每周学习时间为10小时，共计120小时。

2.学习安排周一至周五：每天安排2小时的学习时间，主要进行理论学习和实际操作。

周六、周日：安排3个小时的学习时间，进行实践操作和练习。

四、学习进度安排1.第1周理论学习：计算机硬件基础知识的学习和了解实践操作：计算机硬件的基本组成及功能介绍2.第2周理论学习：操作系统基础知识的学习和了解实践操作：安装Windows操作系统，学习系统的基本操作方法3.第3周理论学习：常用办公软件操作的学习和了解实践操作：Word文档处理、Excel表格处理的基本操作方法4.第4周理论学习：基本网络知识的学习和了解实践操作：网络设置、网络设备的配置和管理方法5.第5-12周理论学习：持续巩固和深化相关知识实践操作：反复练习，加强操作技能的掌握五、学习评估在学习过程中，通过每周的学习计划和实际操作练习情况，进行评估和总结，及时发现问题和不足，调整学习方法和计划，以达到更好的学习效果。

计算机控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解计算机控制系统的基本原理和概念，掌握控制系统的数学模型；2. 掌握常见控制算法，如PID控制、模糊控制等，并能运用至实际控制系统中；3. 了解计算机控制系统在不同领域的应用，如工业控制、智能家居等。

技能目标：1. 能运用所学知识对简单的控制系统进行建模和分析；2. 掌握利用计算机编程实现对控制系统的仿真和优化；3. 能设计简单的计算机控制系统，具备初步的控制系统调试和故障排查能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机控制系统及自动化技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 培养学生的团队协作能力和沟通能力，使其在项目实践中学会合作与分享；3. 增强学生的社会责任感，使其认识到计算机控制系统在国民经济发展中的重要作用。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论联系实际，通过课程设计，使学生在实践中掌握计算机控制系统的相关知识和技能。

学生特点：学生具备一定的计算机基础和控制理论知识，具有较强的动手能力和求知欲。

教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高其解决实际问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 计算机控制系统概述- 控制系统基本原理- 计算机控制系统的组成与分类- 控制系统性能指标2. 控制系统数学模型- 线性系统数学模型- 非线性系统数学模型- 系统建模方法3. 常见控制算法- PID控制算法- 模糊控制算法- 其他先进控制算法简介4. 计算机控制系统应用案例分析- 工业控制应用案例- 智能家居应用案例- 其他领域应用案例5. 控制系统设计与实践- 控制系统设计方法- 基于计算机的控制系统仿真- 控制系统编程与调试- 故障排查与优化6. 课程项目实践- 项目任务书与要求- 项目实施步骤与方法- 项目成果展示与评价教学内容安排和进度：第1-2周：计算机控制系统概述、控制系统数学模型第3-4周：常见控制算法第5-6周：计算机控制系统应用案例分析第7-8周：控制系统设计与实践第9-10周：课程项目实践与成果展示教材章节关联：第1章：计算机控制系统概述第2章：控制系统数学模型第3章：常见控制算法第4章：计算机控制系统应用案例分析第5章：控制系统设计与实践第6章：课程项目实践与评价三、教学方法1. 讲授法：- 对于计算机控制系统的基本原理、数学模型和控制算法等理论知识，采用讲授法进行教学，使学生在短时间内掌握课程核心内容；- 讲授过程中注重启发式教学，引导学生主动思考问题，提高课堂互动效果。