扬州大学
水利与能源动力工程学院课程设计报告
题目：史密斯预估控制系统设计课程：计算机控制技术课程设计专业：电气工程及其自动化
班级：电气1101
姓名：
学号：
第一部分
任
务
书
《计算机控制技术》课程设计任务书
一、课题名称
史密斯预估控制系统设计
二、课程设计目的
课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。
三、课程设计内容
设计以89C51单片机和ADC 、DAC 等电路、由运放电路实现的被控对象构成的计算机单闭环反馈控制系统。
1. 硬件电路设计：89C51最小系统加上模入电路（用ADC0809等）和模出电路（用TLC7528和运放等）；由运放实现的被控对象。
2. 控制算法：PID 控制加史密斯预估控制。
3. 软件设计：主程序、中断程序、A/D 转换程序、滤波程序、PID 控制加史密斯预估控制程序、D/A 输出程序等。
四、课程设计要求
1. 模入电路能接受双极性电压输入（-5V~+5V ），模出电路能输出双极性电压（-5V~+5V ）。
2. 模入电路用两个通道分别采集被控对象的输出和给定信号。
3. 每个同学选择不同的被控对象：
5
10
0.5 1.5(),
()(1)(0.81)
(1)(0.41)
s s
G s e G s e s s s s --=
=
++++8
8
10.5(),
()(0.81)(0.41)(0.41)(0.51)
s s
G s e G s e s s s s --==++++5
8
1.52(),
()(1)(0.21)
(0.81)(0.21)
s s G s e G s e s s s s --=
=
++++
5
5
12(),
()(0.81)(0.31)
(0.81)(0.21)
s s G s e G s e s s s s --=
=
++++
eτ-用软件通过数组单元移位实现。
4. 对象的纯延迟环节s
5. 定时中断间隔可在10-20ms中选取，采样周期T取采样中断间隔的整数倍，可取30-50ms。
6. PID控制器可用凑试法整定。
有关的设计资料可参考《计算机控制实验指导书》的相关内容。
五、课程设计实验结果
1. 控制系统能正确运行。
2. 正确整定PID参数后，系统阶跃响应的超调<15%
六、进度安排
七、课程设计报告内容：
总结设计过程，写出设计报告，设计报告具体内容要求如下：
1．课程设计的目和设计的任务。
2．课程设计的要求。
3．控制系统总框图及系统工作原理。
4．控制系统的硬件电路连接图（含被控对象），电路的原理。
5．软件设计流程图及其说明。
6．电路设计，软件编程、调试中遇到的问题及分析解决方法。
7．实验结果及其分析。
8．体会。
第二部分
课
程
设
计
报
告
目录
1 课题简介 (1)
1.1 课题的目的，任务，要求 (1)
1.2 课程设计内容 (1)
1.3 课程设计要求 (1)
2 史密斯预估控制系统方案设计 (2)
2.1史密斯预估控制器的介绍 (2)
2.2 控制系统框图及闭环工作原理 (2)
3 史密斯预估控制系统硬件电路设计 (3)
3.1总体硬件电路图 (3)
3.2 A/D采样电路 (3)
3.3 输入双极性的实现 (3)
3.4 D/A输出双极性的实现 (4)
3.5 A/D、D/A端口地址的转换 (5)
3.6 给定被控对象的电路实现 (5)
4 史密斯预估控制系统控制算法设计 (6)
4.1 史密斯预估控制的基本原理 (6)
4.2 史密斯预估控制的算法实现 (6)
4.2.1 史密斯预估器 (6)
4.2.2计算公式推导 (7)
5 史密斯预估控制软件编程设计 (8)
5.1各程序流程图及其主要功能 (8)
5.1.1主程序流程图及其功能 (8)
5.1.2定时中断程序流程图及其功能 (9)
5.1.3外部中断程序流程图及其功能 (9)
5.2 重要程序的实现 (10)
5.2.1 function程序 (10)
6 史密斯预估器的MATLAB仿真 (11)
6.1 史密斯预估器的simulink仿真方框图 (11)
6.2 PID参数设置 (11)
7 实验与结果分析 (12)
7.1上机调试结果 (12)
7.1.1采用零阶保持器离散化时的输出波形 (12)
8小结与体会 (13)
参考文献 (14)
附录 (14)
1 课题简介
1.1 课题的目的，任务，要求
课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。
1.2 课程设计内容
设计以89C51单片机和ADC 、DAC 等电路、由运放电路实现的被控对象构成的计算机单闭环反馈控制系统。
1. 硬件电路设计：89C51最小系统加上模入电路（用ADC0809等）和模出电路（用TLC7528和运放等）；由运放实现的被控对象。
2. 控制算法：PID 控制加史密斯预估控制。
3. 软件设计：主程序、中断程序、A/D 转换程序、滤波程序、PID 控制加史密斯预估控制程序、D/A 输出程序等。
1.3 课程设计要求
1. 模入电路能接受双极性电压输入（-5V~+5V ），模出电路能输出双极性电压（-5V~+5V ）。
2. 模入电路用两个通道分别采集被控对象的输出和给定信号。
3. 每个同学选择不同的被控对象：
s
e s s s G 5.1)12.0)(1(5
)(-++=
4. 对象的纯延迟环节s
e
τ-用软件通过数组单元移位实现。
5. 定时中断间隔选取10ms ，采样周期T 取50ms ，为采样中断间隔的整数倍。
6. PID 控制器可用凑试法整定。
2 史密斯预估控制系统方案设计
2.1史密斯预估控制器的介绍
在工业过程（如热工、化工）控制中，由于物料或能量的传输延迟，许多被控制对象具有純滞后性质。对象的这种純滞后性质常引起系统产生超调或振荡，史密斯提出了一种純滞后的补偿模型，利用微型计算机可以方便地实现純滞后补偿。
史密斯预估控制原理是：与调节器并联一补偿环节，用来补偿被控对象中的純滞后部分，这个补偿环节称为
预估器，其传递函数为G p (S)(1-e -τs
), τ为純滞后时间，由史密斯预估器和调节器组成的补偿回路称为純滞后补偿器，经补偿后的系统闭环传递函数为
s
P P e s G s D s G s D s τφ-+=
)
()(1)()()(
这一形式说明，经补偿后，消除了純滞后部分对控制系统的影响，因为式中的e -τ
s 在闭环控制回路之外，不影响系统的稳定性，拉氏变换的位移定理说明，仅将控制作用在时间坐标上推移了一个时间τ，控制系统的过渡过程及其他性能指标都与对象特性为Gp(S)时完全相同。
2.2 控制系统框图及闭环工作原理
图1 带史密斯预估器的控制系统
带史密斯预估器的双通道采样闭环控制系统框图如图1所示，在该系统中，对给定值r(t)进行A/D 转换采样，得到离散化的r(k)，并且对输出值y(t)也进行A/D 转换，得到y(k)，然后计算e 1(k ）=r(k)-y(k)。u(t)为输出的控制量，采样u(t)、y τ(t)，计算e 2(k ）=e 1(k)-y τ(k)，D(s)为计算机控制系统的脉冲传递函数，通过与调节器并联的补偿环节来补偿被控对象中的純滞后部分，再对包含零阶保持器的被控量进行控制进而达到要求的控制目的。
3 史密斯预估控制系统硬件电路设计
3.1总体硬件电路图
总体硬件电路图见附录。
3.2 A/D采样电路
图2 A/D采样电路的实现
A/D采样电路如图2所示，IN6和IN7两路采样，IN6采样给定值r(k)，IN7采样输出y(k)。
3.3 输入双极性的实现
图3 输入双极性实现电路
由图3可知，输入通道IN6和IN7加了阻值为10K的电阻。IN1~IN5的模拟量输入允许范围：0V~4.98V，
对应数字量范围00H~FFH ，2.5V 对应80H 。而IN6和IN7两路由于接上了上拉电阻，所以当输入IN7的电压为0V 时，进入A/D 转换的电压为2.5V ；当输入IN7的电压为-5V 时，进入转换的电压为0V 。就是说，输入到外端口的电压Uout 和进入转换的电压Uin 的关系是Uin=(Uout+Vcc)/2,因此在IN7端口加上-5V~+4.96V 的电压可以实现转换的功能，模拟量的输入允许范围为：-5V~+4.96V ，对应数字量00H~FFH ，0V 对应80H 。
3.4 D/A 输出双极性的实现
图4 D/A 输出双极性实现电路
图4为双极性的输出电路，该电路通过放大器和电阻、变阻器等实现输出的双极性。本次课程设计只用了一路输出，即OUT-A ，以此为例可知，R 31左端的电压为转换输出的单极性电压V 1,该电压的大小为
n
ref D V V 2*
1-= ，这就是原本单极性输出的正常电压。但是加上上图所示的电路之后，设输出电压为OUT-1,因为右边的放大器3号端接地，所以2号端也虚地，即电压为0V 。又因为放大器2号端向右可以认为是断路，电流为0，所以，有：
3113332341
R V R R V R OUT CC -=++- ,故有 )(1131
34333234V R R V R R R OUT CC ++-=-，只要调试R 32，使得R 32+R 33=2K ，那么就有输出的电压)12(11
-=--n CC D
V OUT ，综上，实现了D/A 转换的双极性输出。
3.5 A/D、D/A端口地址的转换
图5 A/D、D/A端口地址的转换电路
图5所示为A/D、D/A端口地址的转换电路。由图可知，8051的P2口作为高八位地址，P0口作为低八位地址，P2口分别命名为A20~A27,其中A20、A23~A27经过反相器SN74AC241DW输出/A20、/A23~/A27，再经过三个与门U10、U11、U12，然后通过一个三输入与非门输出ANDOUT，接入2-4译码器74LS139的/OE端，选中译码器，由此高八位地址为06H，P0口分别命名为D0~D7经过锁存器SN74LS373，输出Q7、Q8，当D6=0，D7=0时，Q7=Q8=0，此时译码器/Y0有输出，即/IOY0有效，低八位地址为00H，则总地址为0x0600H,为A/D 的端口地址；当D6=1，D7=0时，Q7=1，Q8=0，此时译码器/Y1有输出，即/IOY1有效，低八位地址为40H，则总地址为0x0640H,为D/A的端口地址。综上，实现了A/D和D/A的端口地址的转换。
3.6 给定被控对象的电路实现
图6 给定被控对象的电路实现
课程设计任务书中有8个被控对象，我们每人取其中一个被控对象。被控对象为
s
e s s s G 5.1)12.0)(1(5
)(-++=
其硬件电路图如图6所示，左边的放大器上并联了R 11=200K 的电阻，C 10=2uF 的电容来实现时间常数T 1=0.4s ，
输入电阻R 10=50K ，通过R 11/R 10=4，实现放大系数K p1=4的要求，右边的放大器上并联了R 13=500K 和C 11=1uF 实现时间常数T 2=0.5s ，然后通过R 13/R 12=2实现放大系数K p2=2的要求，从而实现总的放大系数K= K p1*K p2=8。
4 史密斯预估控制系统控制算法设计
4.1 史密斯预估控制的基本原理
史密斯预估控制原理是：与调节器D(S)并联一补偿环节，用来补偿被控对象中的純滞后部分，这个补偿
环节称为预估器，其传递函数为G p (S)(1-e -τs
), τ为純滞后时间，由史密斯预估器和调节器组成的补偿回路称为純滞后补偿器，经补偿后的系统闭环传递函数为
s
P P e s G s D s G s D s τφ-+=
)
()(1)()()(
这一形式说明，经补偿后，消除了純滞后部分对控制系统的影响，因为式中的e -τ
s 在闭环控制回路之外，不影响系统的稳定性，拉氏变换的位移定理说明，仅将控制作用在时间坐标上推移了一个时间τ，控制系统的过渡过程及其他性能指标都与对象特性为Gp(S)时完全相同。
4.2 史密斯预估控制的算法实现
对于具体的被控对象，如s
e s s s G 5.1)12.0)(1(5
)(-++=
，要实现对它的计算机控制算法的设计需要经过一系
列的计算。 4.2.1 史密斯预估器
滞后环节使信号延迟，为此，在内存中专门设定N 个单元作为存放信号m(k)的历史数据，存储单元的个
数N 由下式决定：
N=τ/T
式中，τ——純滞后时间；T ——采样周期。
每采样一次，把m(k)记入0单元，同时把0单元原来存放数据移到1单元，1单元原来存放数据移到2单元……依此类推。从单元N 输出的信号，就是滞后N 个采样周期的m(k-N)信号。
图7 史密斯预估器方框图
史密斯预估器的输出可按图7的顺序计算。图中，u(k)是PID 数字控制器的输出，y τ(k)是史密斯预估器的输出。从图中可知，必须先计算传递函数Gp(s)的输出m(k)后，才能计算预估器的输出。
y τ(k)=m(k)-m(k-N)
被控对象为二阶环节和純滞后环节的串联：
s s P C e s s e s G s G 5.1)
12.0)(1(5
)()(--++=
=τ
预估器的传递函数为：
)1()
12.0)(1(5
)1)(()(5.1s s P e s s e s G s G ---++=
-=ττ
4.2.2计算公式推导 ⑴采用零阶保持器离散化
对)1()
12.0)(1(5
)(5.1s P e s s s G --++=
进行离散化，得
，]1
25
.6525.15[)1(])5)(1(25[)1(])12.0)(1(5*1[)(11+-++-=++-=++-=---s s s Z z s s s Z z s s s e Z z G Ts P 从而有
2
12
105.025.01
7408.073.110255.00285.0]25.625.11-5)[1()(-------+-+=---+-=z z z z e z z e z z z z z z G P ，又)()()(z U z M z G P
=，交叉相乘再移项，得2121)(0255.0)(0285.0)(7408.0)(73.1)(----++-=z z U z z U z z M z z M z M ,即
)2(0255.0)1(0285.0)2(7408.0)1(73.1)(-+-+---=k u k u k m k m k m ，滞后时间常数τ=1.5s, 采样周期
选择T=50ms=0.05s ，则3005
.05
.1==
=T
N τ
，所以)30()()()()(--=--=k m k m N k m k m k y τ，以上就是预估控制所要的控制式。
⑵采用双线性变换法离散化
对)1()
12.0)(1(5
)(5.1s P e s s s G --++=
进行离散化，得
，2
1211
105.021
121
1
27398.0729.110027.00271.00134.0])12.0)(1(5
[])12.0)(1(5[)()(----+-=
+-=+-=+-++=++=++==z
z z z s s s s s G z G z z s z z T s z z T s P P 又)
()
()(z U z M z G P =
，交叉相乘再移项，得 2121)(0027.0)(0271.0)(0134.0)(7398.0)(729.1)(----+++-=z z U z z U z U z z M z z M z M ，即
)2(0027.0)1(0271.0)(0134.0)2(7398.0)1(729.1)(-+-++---=k u k u k u k m k m k m ，τ=1.5s, 采样周
期选择T=1=50ms=0.05s ，则3005
.05
.1==
=
T
N τ
，所以)30()()()()(--=--=k m k m N k m k m k y τ，以上就是预估控制所要的控制式。
采样周期选择T=50ms,定时中断选择为10ms,就是说5个定时中断后进行采样。
5 史密斯预估控制软件编程设计
5.1各程序流程图及其主要功能 5.1.1主程序流程图及其功能
图8主程序流程图
图8所示为主程序流程图，由此可见，主程序主要实现系统初始化和变量初始化的操作，具体如图8所示，包括设定定时器工作状态、定时器装入初值、设定外中断类型、开外中断和定时中断、启动定时器、D/A
清零、变量清零等内容，以上操作完成后就等待进入中断。
5.1.2定时中断程序流程图及其功能
图9定时器中断程序流程图
由图9可知，定时中断程序实现的功能有两个，一是重新装入定时初值；二是启动A/D转换进而进入转换外部中断。
5.1.3外部中断程序流程图及其功能
图10外部中断程序流程图
外部中断服务程序实现了采样和计算输出控制量的功能。首先检查同步信号是否到，如果同步信号已到，
就把变量清零、D/A输出清零、采样周期变量赋初值并给滞后环节数组清零；如果同步信号未到，就检查是否到了采样周期。如果到了采样周期，就进入下一步的采样和计算，即依次采样IN7、IN6，计算偏差，根据史密斯预估控制推导的公式计算m(k)、yτ(k)及控制输出u(k),然后检查控制量是否溢出，若溢出则取相应的最值。然后输出控制量，最后进行控制量和偏差的递推和采样周期恢复，并返回。
5.2 重要程序的实现
5.2.1 function程序
function sys=mdlOutputs(t,x,u,Kp1,KI,Kd)
global uk MK MK_1 MK_2 MK_3 MK_4 MK_5 MK_6 MK_7 MK_8 MK_9 MK_10 MK_11 MK_12 MK_13 MK_14 MK_15 MK_16 MK_17 MK_18 MK_19 MK_20 MK_21 MK_22 MK_23 MK_24 MK_25 MK_26 MK_27 MK_28 MK_29 MK_30 uk_1 uk_2 ek1 ek2 ek2_1 ek2_2
ek1=1.13*u(1)-u(2);
MK=1.73*MK_1-0.7408*MK_2+0.0285*uk_1+0.0255*uk_2;
DELAY=MK_30;
YK=MK-DELAY;
ek2=ek1-YK;
uk=Kp1*ek2-Kp1*ek2_1+KI*ek2+Kd*ek2-2*Kd*ek2_1+Kd*ek2_2;
MK_30=MK_29;
MK_29=MK_28;
MK_28=MK_27;
MK_27=MK_26; MK_26=MK_25; MK_25=MK_24; MK_24=MK_23; MK_23=MK_22; MK_22=MK_21; MK_21=MK_20; MK_20=MK_19; MK_19=MK_18; MK_18=MK_17; MK_17=MK_16; MK_16=MK_15; MK_15=MK_14; MK_14=MK_13; MK_13=MK_12; MK_12=MK_11; MK_11=MK_10; MK_10=MK_9; MK_9=MK_8; MK_8=MK_7; MK_7=MK_6; MK_6=MK_5; MK_5=MK_4; MK_4=MK_3; MK_3=MK_2; MK_2=MK_1; MK_1=MK;
uk_2=uk_1;
uk_1=uk;
ek2_2=ek2_1; ek2_1=ek2; sys=uk;
6 史密斯预估器的MATLAB仿真
本次课程设计使用的仿真软件是MATLAB，所有的元器件的搭建和软件的仿真与调试都是在MATLAB中实现的，下面将介绍史密斯预估器的仿真过程。
6.1 史密斯预估器的simulink仿真方框图
图11 史密斯预估器的simulink仿真方框图
6.2 PID参数设置
PID参数采用凑试法整定，最终的整定结果如下图所示
图12 PID参数设置
7实验与结果分析
7.1上机调试结果
以下为针对以上介绍的例子s e s s s G 5.112.0)(1(5
)(-++=
）
， 在成功时的输出波形图。
7.1.1采用零阶保持器离散化时的输出波形
图13采用零阶保持器离散化时的输出波形
由图13可以看出，经调试后，对被控对象的控制输出超调为14.01
1
14.1=-=σ，满足σ%<15%的要求，且上升时间、调节时间等较短，静差几乎为零，性能指标较好。
8 小结与体会
经过一周半的时间，本次课程设计终于结束了，本次课程设计我们的题目是史密斯预估控制系统设计，刚开始的时候我们对这个课题是毫无头绪，完全不知道是什么意思，当然之前对史密斯预估有所耳闻，因为之前学过，不过学的不精，就跟天书一样，夏老师说我们这组实力比较强，这个课题也是最难的，这样安排比较合理，开始我们什么也不知道所以也没有什么感觉，后来我们经过对这个课题的深入了解，越来越感觉到这个课题的难度，好在我们组学霸比较多，经过我们的共同协作理解，本次课程设计圆满完成任务。
老师在课设的第一节课给我们布置任务时，我感觉我们的题目很简单。可是进一步做分析后我们发现1、思路不明确，根本不知道从什么地方入手；2、基础知识不扎实，发现很多概念都模糊了。当我们静下心来，认真理解题目并规划好做题步骤，就发现原来目标还是很明确的。首先，我们把有关计算机控制这门课的基本知识重新复习了一遍，包括史密斯预估器，AD、DA转换，零阶保持器等相关内容。然后我们经过多方查阅资料，将课程设计的大体步骤列出。最后将每一步的工作都具体化，就这样我们一步步完成了课程设计。
本次课程设计共用了一周半的时间，在这一周半的时间里我们共同努力，不会的知识就去用图书馆查资料或者上网查资料，不断的探索，解决一个个疑点，在这个过程中，我们掌握了课题上一知半解没有掌握的东西，对史密斯预估器更加了解和理解了。
本次课程设计我除了把我的算法计算出来后，由于个人专业基础不够，没付出更多，在此感到十分歉意，当然在此十分感谢夏老师对我们组全程的指导。
通过这次计算机控制课程设计，我们不仅更加深刻地理解了Smith预估控制，而且将我们在计算机控制，matlab，protel与单片机课程上所学到的知识相结合，更进一步提高了我们综合运用知识的能力。通过课程设计将所学到的专业知识联系在一起，我们明白了理论知识的重要性和应用范围的宽广，加深了对专业、对工程设计的理解。更加重要的是我们认识到做事要有耐心，切忌浮躁。
本次课程设计最大的收获是我在课程设计中体会到了团队合作的重要性。古语有云：众人拾柴火焰高。当思路卡壳时，大家一起讨论，很快便会有比较好的解决办法，在此也感谢我们组所有成员对我的帮助。
参考文献
[1] 于海生等编著，微型计算机控制技术，北京：清华大学出版社，2009.9
[2] 张毅刚主编，单片机原理及应用，北京：高等教育出版社，2010
[3] 陈涛编著，单片机应用及C51程序设计，北京：机械工业出版社，2008
[4] 楼然苗, 李光飞编著, 单片机课程设计指导, 北京: 北京航空航天大学出版社, 2007
[5] 夏扬，李敏艳，蒋步军编著，计算机控制技术实验指导书，扬州大学能源与动力工程学院
一、实验目的 学习借助MATLAB软件设计一个Smith预估器控制一个大滞后环节,并且了解Smith预估器参数对系统的影响。 二、实验原理 借助MATLAB软件我们可以轻易的模拟大滞后系统,对其进行控制仿真, Smith预估器的基本原理就是预先估计出过程在基本扰动下的动态特性,然后由预估器进行补偿,力图使被延迟了τ的被调量超前反映的调节器,使调节器提前动作,从而明显的减小超调量和加速调节过程。 控制框图如下： U(s) + - - + Y’(s) + 其中 三、实验内容： 对以下大滞后环节 采取Smith预估器控制方案进行控制，其中K= T=200 τ=60。 采用工程整定中的动态特性参数法，有一组公式如下： 由此得到一组参数为： Kc= Ti= Td= 用MATLAB中的Simulink仿真工具箱仿真。 Transport Delay1 Transport Delay 2.2 200s+1 Transfer Fcn2 2.2 200s+1 Transfer Fcn1 2.2 200s+1 Transfer Fcn Step Scope 1 s Integrator 20 Gain2 -K- Gain1 2.4 Gain du/dt Derivative Gc(s) KsGs(s)
１．其中K T τ变化5%，其中K= T=210 τ=63时。 Transport Delay1 Transport Delay 2.31 210s+1 Transfer Fcn2 2.31 210s+1 Transfer Fcn1 2.31 210s+1 Transfer Fcn Step Scope 1 s Integrator 20 Gain2 -K- Gain1 2.4 Gain du/dt Derivative 其中K T τ变化-5%，其中K= T=190 τ=57时。
《计算机控制》课程设计报告 题目: Smith预估器控制设计 姓名:
《计算机控制》课程设计任务书 指导教师签字：系（教研室）主任签字： 2012年7月5 日
Smith 预估器控制设计 一、实验目的 通过混合仿真实验，学习并掌握用于具有纯滞后系统的纯滞后补偿（Smith 预估器控制）的设计及其实现。 二、实验内容 被控对象为-512()2 s e G s s =+， 1.0s T =画出系统框图，设计Smith 数字预估器。 三、控制系统仿真 1.方案设计 已知纯滞后负反馈控制系统，其中 图1. 其中D(s)为调节器传递函数，-512()2 s e G s s =+为对象传递函数，其中-5()s O G s e 包含纯滞后特性，纯滞后时间常数5τ=。 系统的特征方程为：5121()()1() 02 s e D s G s D s s -+=+=+ 由于闭环特征方程中含有-5s e 项，产生纯滞后现象，/5/150.5m T τ==≥， 采用常规的PID 控制会使系统稳定性变差，甚至产生振荡。 为了改善系统特性，引入Smith 预估器，使得闭环系统的特征方程中不含有-5s e 项。 Smith 纯滞后补偿的计算机控制系统：
图 2. 上图所示ZOH 为零阶保持器，传递函数为：s e s G Ts h --1)(=，并且有：lT =τ（l 为大于1的整数，T 为采样周期）。由已知可知， 1.0T s =，则5 51 l T τ = = =。 2.负反馈调节器D(z)的确定 D(z)为负反馈调节器，通常使用PID 控制规律。使用扩充响应曲线法对数字PID 控制器进行参数整定。扩充响应曲线法是在模拟PID 控制器响应曲线法的基础上推广应用到数字PID 控制器参数整定的方法。扩充响应曲线法是用于具有纯滞后的一阶对象，由前面分析和已知: 1.0T s =,5τ=,5l =,1m T =,因此依据课本128页表4.2扩充响应曲线法整定PID 参数表选择数字PID 参数计算公式，由于1 =0.25T τ=，则选择控制度为1.20，控制规律为PI 控制，因此选定PI 参数为： 0.78( ) p m K T τ= 3.60i T τ= 所以有：0.156p K = 18i T = 则 控制器 的传递函 数 为 ： i 110.1 560. 0()(1 )0.15 6 ( 1 ) T 18 p s D s K s s s +=+= +=? 将得到的模拟控制器用一阶后向差分法离散化得到：
教学系统设计案例
附：1、信息化教学设计案例 2、信息化教学设计方案(网络环境下)
《锋与天气》整体化教学设计方案(网络环境下) 一、学习目标与任务 1.学习目标描述 1.1知识目标 ①了解天气变化与不同天气系统之间的关系和天气变化对人类生产生活的影响。 ②理解锋面系统和不同气压系统的活动规律和天气特征。 ③识别常见的天气系统。 1.2技能目标 ①能充分利用网络（Internet）自主查寻、筛选、分析资料，处理信息的能力。 ②小组分工与合作能力，自己探究学习以及语言表达的能力。 ③学生运用所学的知识解决生活中出现的问题，培养学生分析资料、提取信息、发现问题、分析问题、解决问题的综合能力和创新精神。 1.3情感态度与价值观目标 ①通过小组协作讨论的方法（语言交流和分组讨论方式）进行主动地探究学习，培养对地理学科的浓厚兴趣。 ②帮助学生建立勇于探索创新的精神和克服困难的信心，初步养成求真、求实的科学态度和地理审美情趣。 2.学习内容与学习任务说明 2.1学习内容 ①什么是锋面？锋面系统分类及其对天气的影响。 ②“沙尘暴有百害而无一利”的正反两方辩论。 2.2任务说明
学习目标和内容的确定是根据教学大纲，让学生掌握常见的天气系统基础知识、基本技能和基本方法，培养学生自主获取知识的能力及综合分析能力。 2.3完成任务的过程 ①各小组同学明确学习目标，利用网络自主学习，组内协作，共同完成任务。 ②组长巡视，组织本组同学完成学习目标，汇总本组的观点。 ③老师巡回指导，答疑解惑，指导学生处理信息。 ④老师根据学生的汇报结果总结、评价、提升。 2.4学习重点 锋面系统分类及其对天气的影响 对策：①给学生提出学习目标和相关资源，让学生自己上网学习，自己获取信息，分析归纳形成结论。 ②在老师的引导下，通过交流协作，应用所学的知识解决问题。 2.5学习难点 ①在网络教学中，根据学生的知识能力差异，完成自主、协作学习。 ②教师怎样扮演好课堂的组织者、帮助者、指导者、促进者的角色，调动学生积极主动参与交流讨论。 对策：①巡视了解，观察学生的反馈状况，及时辅导、调整。 ②激励措施，调动学生积极参与辩论及提问。 ③明确学习内容与学习任务。 二、学习者特征分析 1.学习特点
信息技术学科教学设计模板（参考） 信息技术课程教学设计案例课程名称：信息技术课程教学论
学院及系：教育科学与技术学院教育技术系 班级：06级教本二班 姓名：赵国杰 提交日期：2008年11月20日 题目：自己选择一节信息技术课程内容依据系统的教学设计理论和过程模式对其进行教学设计。 《计算机硬件组成》教学设计 一、前端分析 （一）教材内容分析 这节课是高中信息技术教材第一册基础知识中的一节，在教材中这一节叫“微型计算机系统”。是对整个计算机硬件系统和软件系统的介绍，它是针对高中学生的知识接受能力，对计算机的本质进行介绍，使学生充分了解计算机的组成和简单的工作原理，以便在学习后续知识时对知识的理解更为深刻。本节课是其中的硬件系统这一部分，主要介绍计算机由哪些硬件组成，及其各部件的功能。 （二）学习者特征分析 本节课授课对象是高一年级学生，在这之前学生已经对计算机了有一定的了解，他们认识鼠标、键盘等硬件设备，还掌握了常用的应用软件操作。但学生对计算机的系统组成、计算机内部结构认识不是很清晰，经过本课学习之后，对学生进一步了解计算机主机的外观及内部组成，及了解存储设备和输入、输出设备有很大帮助。这个年龄段的学生对电脑有着很强的好奇心，并且对学习电脑有很大的兴趣。学生的计算机水平有差距，水平高的学生和一般学生的认知能力、思维能力的不同会对教学效果有影响，所以学生通过交流互相学习。教学实施规划 二、教学目标设计 （一）知识与技能： 1．在观察实物及动手实践的基础上使学生对计算机硬件系统有直观的认识，了解计算机的硬件组成，并简单的了解其功能。? ? ? ? ? 2．培养学生自主学习、自主探索、合作学习、观察、以及总结归纳的能力。 3. 培养学生的动手实践能力，实现概念和实物的对接。 （二）过程与方法： 通过课件演示、学生交流、师生交流、人机交流等形式，培养学生利用信息技术和概括表达的能力。
Smith 预估控制算法设计仿真实验 实验目的 在控制算法学习的基础上，根据给定对象特性设计Smith 预估控制器算法，并利用Matlab 软件进行仿真实验，同时与PID 控制算法进行比较，加深对该控制算法的掌握和理解。 实验内容和要求 设广义被控对象为： 1011()()()1Ts s s e e H s G s G s e s T s ττ----==?+ 控制系统框图为： T 取T=1、τ=2、T 1=2.88，经采样（T=1s ）保持后，其广义对象z 传递函数为 00.2934 ()0.7066 G z z = -， 而2s e -转换为2个单位迟延。 控制器参数：Kp=0.5，Ki=0.2，Kd=0。 实验要求： (1) 设计Smith 预估控制算法，作给定值扰动和外部扰动响应实验，并绘制控制器输出P 和系统输出y 响应曲线。 （2）被控对象不变，采用理想PID 进行给定值扰动和外部扰动响应实验，并绘制控制器输出P 和系统输出y 响应曲线。 思考和讨论 （1）分析两类控制算法对带迟延对象的控制效果。 （2）根据实验分析Smith 预估控制算法的优点是什么，若采用PID 算法解决同 类问题效果如何？ Matlab 辅助设计软件
具体操作步骤： 1、 启动Matlab ； 2、单击工具栏中的Simulink 仿真图标 ，进入Simulink 仿真环 境 3、新建仿真结构图，寻找模块，拖动到新建仿真结构图中 新建 模块库
所涉及模块的位置： 加法器Sum：在Simulink/Math Operations子库中。 离散PID控制器：在SimPowerSystems/Extra Library/DiscreteControl Blocks子库中。 离散传递函数Discrete Transfer Fcn：在Simulink/Discrete子库中。 示波器Scope：在Simulink/Sinks模型库中。 阶跃信号Step：在Simulink/Sources模型库中。 4、修改模块参数。双击模块，在出现的窗口中设置参数。 5、连接模块。将光标移到一个模块的输出端(>)按下鼠标左键拖动鼠标到另一个模块的输 入端(>)，松开鼠标左键就可以完成两个模块的连接。 6、设置仿真参数，进行仿真。
第一章: 名词解释: 1.教学系统设计:教学系统设计是以促进学习者的学习为根本目的，运用系统方法，将学习理论与教学理论等理论转化成对教学目标、教学容、教学方法和教学策略、教学评价等环节进行具体计划，创设有效的教与学系统的过程或程序。教学系统设计是以解决教学问题、优化学习为目的的特殊的设计活动，既具有设计学科的一般性质，又必须遵循教学的基本规律。 2.系统方法:系统方法就是运用系统的思想、观点，研究和处理各种复杂的系统问题而形成的方法，即按照事物本身的系统性把对象放在系统的形式中加以考察的方法。 3.教学系统设计过程模式：教学系统设计过程模式研究是在教学设计的实践中逐渐形成的一套程序化的步骤，其实质说明做什么，怎样去做，是教学系统设计学科研究的主要容，研究者们从不同的视野提出了不同的模式。 填空： 1.教学系统设计的特征; (1)教学系统设计是应用系统方法研究、探索教与学系统中各要素之间及要素与整体之间的本质联系。 (2)教学系统设计的研究对象是不同层次的学与教的系统 (3)教学系统的目的是将学习理论和教学理论等基础理论的原理和方法转换成解决教学实际问题的方案。 2.教学系统设计的发展经历了思想萌芽、理论形成、学科建立等阶段。 （1）20世纪50年代~60年代初期的程序教学、行为目标理论在教学实践中的应用孕育了教学设计理论体系的思想 （2）20世纪60年代末期，由于教学系统方法的形成及其在各层次教学系统设计中的应用，使教学系统设计的理论与方法体系得以建立； （3）20世纪70年代以来，认知心理学、系统科学等相关理论的研究、技术在教育中的应用研究等成果被吸引到教学系统设计中，使教学设计理论和方法得到进一步发展，进而逐渐发展成为一门独立的学科。 3.教学系统设计的特点： （1）教学系统设计的系统系 （2）教学系统设计的理论性与创造性 （3）教学系统设计过程的计划性与灵活性 （4）教学系统设计的具体性 4.教学系统的意义 （1）有利于教学理论与实践的结合 （2）有利于教学工作的科学化，能够促进青年教师的快速增长 （3）有利于科学思维习惯和能力的培养 （4）有利于现代教育技术应用的不断深化，促进教育技术的发展 5.教学系统设计的学科性质 （1）教学系统设计是一门应用性很强的桥梁性学科 教学系统设计为了追求教学效果的最优化，不仅关心如何教，更关心学生如何学，因此在系统分析、解决教学问题的过程中，注意把人类对教与学及传播学的研究成果和我理论综合应用于教学实践活动，是连接基础理论与实践的桥梁。 （2）教学系统设计是一门方法论性质的学科 教学系统设计的根本任务是寻求解决数学问题的方案，因此，教学系统设计的研究对象不是教学系统的性质，而是教学问题的解决方法和寻求解决方法的方法。
多媒体教室运维管理系统设计与开发 摘要：文章结合温州大学的多媒体教室管理实际，运用Web技术，研发出了一个多媒体教室运维管理系统，实现多媒体教室管理信息的统一性和规范性，提高维护人员的管理效率和工作水平。该系统实现了用户管理、教室报修、计算机报修、日常维护记录、灯泡更换记录、设备更换记录等功能模块。 关键词：多媒体教室；教室管理；管理系统 在计算机技术、网络技术、多媒体技术的迅速发展下，多媒体教学已成为当今先进教学手段。据调查统计，我国高校已普遍采用多媒体教学，与之密切相关的多媒体教室管理在高校中占据着至关重要的作用。近年来，高校的扩招，教室的使用率逐年上升，引发了设备在维护与管理等方面的一系列问题，多媒体教室的工作重心也从建设方面转移到维护和管理方面。结合多媒体教室维护与管理实际，设计研发出基于校园网、功能完整、结构清晰的多媒体教室运维管理系统，有效地保证多媒体教室管理工作的质量，为多媒体教室的建设和维护等提供重要参考依据。 1 需求分析 多媒体教室管理工作主要包括非多媒体设备资产性的管理与设备日常维护、更换等记录，以及对这些数据进行查询、统计等工作。但目前记录这些信息大多还停留在纸质或Excel表格形式上，且各个教学楼的信息由不同的维护人员来记录和更新，记录格式不统一，信息不规范，数据易丢失，不利于各种数据查询、统计和修改，对设备的维护也不能及时地提供科学参考。根据以上存在的问题，研发一个多媒体教室运维管理系统是多媒体教室科学、规范化管理的首要任务之一。 结合多媒体教室日常管理工作事宜，该系统功能基本需求如下： 教室报修单的录入、查询、打印、统计等功能，其中教室报修项目包括投影机、中控、音箱、讲台、线路、功放、幕布等项目报修。 计算机报修单、日常维护记录信息、灯泡更换记录信息及设备更换记录信息的录入、查询、打印、统计等功能。 2 总体设计 针对需求分析，对教室的运行与管理工作进行整理与归类，以维护人员与部门主管两个角色，为本系统的功能需求进行了详细的设计，具体工作流程如图1所示。 维护人员根据日常维护中出现的设备故障，如投影机、幕布、计算机、音箱、功放、线路，等故障，在系统中的教室报修或计算机报修模块中报修，部门主管
教学系统设计学习笔记 第一章教学系统设计概论 一、名词解释： 1、教学系统设计：教学系统设计主要是运用系统的方法，将学习理论与教学理论的原理转换成对教学目标、教学内容、教学方法、教学策略和教学评价等环节进行具体计划、创设新的教与学的系统过程或程序，创设教与学系统的根本目的是促进学习者的学习。 2、教学系统：按照系统论的基本思想，我们把为达到一定的教育、教学目的，实现一定的教育、教学功能的各种教育、教学组织形式看成教育系统或教学系统。 3、教学系统的基本层次：机构层次的系统、管理层次的系统、教学层次的系统、学习层次的系统。 4、系统方法：运用系统论的思想、观点，研究和处理各种复杂的系统问题而形成的方法，即按照事物本身的系统性把对象放在系统的形式中加以考察的方法。它侧重于系统的整体性分析，从组成系统的各要素之间的关系和相互作用中去发现系统的规律性，从而指明解决复杂系统问题的一般步骤、程序和方法。系统分析技术、解决问题的优化方案选择技术、解决问题的策略优化技术以及评价调控技术等子技术构成了系统方法的体系和结构。 5、加涅的教学系统设计理论： 6、细化理论：一个目标、两个过程、四个环节、七条策略。 7、成分显示理论： 8、ITT： 9、教学处方理论：六个基本概念、一个理论框架、三条基本原理、两个关于教学设计的知识库。 10、肯普模式： 11、史密斯—雷根模式： 二、思考题： 1、有人认为“教学论与教学系统设计二者研究对象相同，是性质上的低层次重复和名词概念间的混同与歧义”，你对此观点有何看法。 答：教学系统设计主要是运用系统的方法，将学习理论与教学理论的原理转换成对教学目标、教学内容、教学方法、教学策略和教学评价等环节进行具体计划、创设新的教与学的系统过程或程序，创设教与学系统的根本目的是促进学习者的学习。 教学论与教学系统设计在研究对象、理论基础、学科层次上都有所区别： 研究对象：教学论的研究对象是教学的本质与教学的一般规律；教学设计的研究对象是用系统方法对个教学环节进行具体计划的过程。 学科性质：教学论是研究教学本质与规律的理论性学科（较高理论层次的学科）；教学设计是对各个教学环节进行具体设计与计划的应用性学科（在学科层次上较低一级）。 理论基础：教学论通过对教学本质与规律的认识来确定优化学习的教学条件与方法，即以教学理论作为理论基本来确定优化学习的条件与方法；教学设计的主要理论基础是学习理论和教学理论。两者对教学理论的强调也不同，教学论只是依据理论来确定优化学习的教学条件与方法，而教学设计不仅强调教学理论还强调学习理论，并在理论指导下对各个教学环节进行具体的设计与计划，更具体化，更具可操作性。 总之，教学论是研究教学的本质和教学一般规律的理论性学科，是描述性的还不是规定性的理论；而教学设计本身并不研究教学的本质和教学的一般规律，只是在教学理论和学习理论的指导下，运用系统方法对各个教学环节进行具体的设计与计划，是规定性的而不是描述性的理论。 2、回顾我国教学设计发展历史和现状，分析其中存在的问题及发展的方向。
目录
前言 随着社会和现代科技的迅速发展计算机媒体正渗透着社会生活的各个角落。停留在“粉笔、教鞭和纸张”固有模式的传统教育体系在时间上和空间上受到了极大限制，已不能适应培养具有新技术、新知识密集型人才的需要；及传统教育所存在的缺少对教育对象的个性细分、潜力挖掘和能力培养等问题。通过智能化设计，将计算机多媒体教学系统技术，应用到的教学环境中，创造新的教学体系，整合教学过程，设计教学活动，以解决传统教学所在的负面问题。根据方面的要求和建设目标，通过系统集成，达到多媒体教学系统智能化的功能，本着经济适用，充分考虑系统的可扩展性和升级需要。保护投资商利益，注重经济、环境和社会效益的统一。 多媒体教学系统简介： 多媒体教学系统由计算机、、中央控制、实物展台、功放、音箱等设备构成；完成对各种图文信息（包括各种软体的使用、碟片、各种实物、声音）的播放功能；实现多媒体电教室的现场扩音、播音，配合大屏幕投影系统，提供优良的视听效果。 一、本系统设计说明 1、概述 当今，重视现代教育技术对教育产生的影响，大力推进教育现代化是世界教育发展的主流。我国在运用现代教育技术手段整合教学的过程中，已取得
了相当成效。采用先进的教学手段，提供全新的教学环境，来设计教学活动，已经成为市场的趋势所在。 随着现代化教学系统在各大院校的不断推进，传统的方式已经不适应现代化的需要，集多功能教室系统、多媒体教学系统、演播系统於一体的新型现代化教育体系在教育行业得到了日益广泛的运用。作为一种新型的教育形式和现代化教学手段，多媒体技术给教育行业带来了新的机遇。 我们非常感谢贵方给予我们参加本项目设计的机会，我们将本着诚挚、认真的态度，根据本项目及相关标准规范的要求，利用成熟先进的技术和我们丰富的工程经验，充分考虑整体系统的先进性、实用性、可靠性、兼容性、可扩展性、操作简易性、经济性提出切实可行的设计施工方案，以确保整个项目的顺利完成。 2、工程简介 学校多媒体教学系统是根据甲方的实际情况，充分利用现代化多媒体技术手段综合设备性能价格比组建，使学校的教学体系更上一个新台阶。 本工程项目采用“／交钥匙”工程总承包方式，即我们以工程总承包方式提供完整的全新设备，包括设计．制造．运输，安装施工、调试、验收及质量保证期内的维修等。 3、设计项目 ?多媒体教学系统。 ?线缆铺设配套 4、设计依据 1)设备生产厂家的专业设备资料； 2)长期从事工程设计、施工、维修所结累的专业经验； 3)有关设计标准规范： ●《智能建筑设计标准》(／T 50314—2000) ●《建筑智能化系统工程设计标准》（32/191-1998）
教学设计万能模板(各科均适用) 一、教学目标： 根据新课改的要求和学生已有的知识基础和认知能力，我确定的教学目标是： （1）知识与技能目标：通过自主学习____，学生能够____ （2）过程与方法目标：通过合作学习____，学生能够____ （3）情感、态度、价值观：通过探究学习____，学生能够____ 二、教学的重点和难点： 本课的教学重点：通过____学生能够掌握____ 本课的教学难点：通过____发展/提高学生____ 三、教学方法： 主要采取的教学方法：引导启发法。 在本节课的教学中主要渗透自主探究法、小组讨论法等。 四、教学过程： （一）导入新课 本课主要采用：故事导入/直接导入/游戏导入/情境导入等等 （具体怎么导入，需要简单阐述） 这种方法，不仅能引起学生的兴趣，而且能够引导学生思考，并且引出新课题。 （二）讲授新课 在讲授新课时，为了突出本节课的第一维知识与技能目标，首先引导学生自主学习，学生对基本的概念和知识初步感知，学习完成后，会对重要生词（语文，其他科目视具体情况而定）进行讲解，具体过程如下： （讲授第一维目标） 通过这种方法，既体现了新课改中以学生为主体的思想，又调动了学生学习的积极性。
这部分讲授完成后，开始讲解本节课的难点，也就是第二维过程与方法目标，引导学生进行探究学习，学生先进行探究学习，能够用自己的话语总结____方法。然后，结合实例，对____方法进行详细讲解，具体过程如下： （讲授第二维目标） 通过这种方法，既让学生能够深入理解这种方法，也可以增进学生之间相互帮助的情感。 （三）巩固练习 根据各科目自行设计 （四）小结 （五）作业布置 布置课后作业，包括必做题和选做题，必做题主要以基础算式为主，选做题会选用一些开放性较高，需要学生进行发散思考的问题，以满足那些学有余力的同学。 五、板书设计 板书设计采用图文并茂的形式，清晰展示全文整体结构，突出重点，彰显文章主题。 万用模板讲解 一、教学目标 1、知识与技能（专业能力） 2、过程与方法（方法能力） 3、感情态度与价值观（社会能力) A 必须具备的四个基本要素： 行为主体行为主体必须是学生而不是老师，人们判断教学有没有效益的直接依据是学生有没有获得具体的进步，而不是教师有没有完成任务。一般在写教学目标的时候行为主体可以省略，但格式必须注意如一般可以采取以下的表达：“通过……学习，能说出……”，“通过……学习，能分析归纳……”，而不是“使
小学生心理发展的基本特点 一、小学生认知过程的特点 1、小学生的注意特点（1）从无意注意占优势，逐渐发展到有意注意占主导地位。到 五年级，小学生的有意注意以基本占据主导地位。（2）注意的范围较小。（3）注意的集中性和稳定性差。（4）注意的分配和转移能力差。 2、小学生知觉的突出特点：随年龄增长，知觉的有意性、精确性逐渐增强。比如，低 年级的小学生的知觉具有无意性强、精确性较低等特点，因而容易在学习中分心，容易混淆形近字；到了高年级时，知觉的有意性、精确性均会大幅提高。 3、小学生的记忆特点主要表现为：由无意识识记向有意识记发展；有机械识记向意义 识记发展。低年级小学生识记的无意性强，从三年级开始，小学生的有意识记逐渐占主导地位，同时，随着他们知识的增长，理解力的提高，意义识记的比例也越来越大，机械识记的比例比则越来越小，逐渐从机械识记为主向意义识记为主发展。 4、小学生思维发展的主要特点是：（1）小学生的思维同时具有具体形象的成分和抽象 概括的成分。低年级学生的思维以具体形象思维为主，从高年级开始，学生逐渐学会区分概念中本质的东西和非本质的东西，但此时的抽象逻辑思维依然离不开直接经验和感性认识，思维仍具有很大成分的具体形象性。（2）小学生思维发展的过程中，存在着由具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的“质变”期，亦称“关键年龄”（四年级，约为10到11岁）。（3）小学生的思维品质在不断发展，思维的深刻性、灵活性、敏捷性、独创性都随年龄的增长而增强。 5、小学生想象的主要特点是：有意想象增强；想象更富有现实性；想象的创造成分增 多。 二、小学生情绪情感过程的特点 1、表情丰富但不善于控制自己。 2、情感的内容不断扩大与加深。 3、冲动性减少而 稳定性增加。 三、小学生意志过程的特点 1、意志薄弱且受暗示性强。 2、动机和目的的被动性和依赖性。 3、不善于反复思考 和计划。 中学生心理特点： 1认知发展初中生不仅能够把握事物眼前的状况，还能把握他们能够设想的可能情况。 2他们思维敏锐，但片面性较大，容易偏激。他们热情，但容易冲动，有极大的波动性。他们的意志品质日趋坚强，但在克服困难中毅力不够，往往把坚定与执拗，勇敢与蛮干、冒险混同起来。在行为举止表现出明显的冲动性。 3自主性高中生在观念上和行动上表现出强烈的自主性，迫切希望从父母的束缚中解放出来，开始积极尝试脱离父母的保护和管理。对许多事物有自己的见解和主张，并为坚持自己的观点而争论不休。对成年人的意见不轻信、不盲从。 4进取性高中生精力充沛，血气方刚，反应敏捷，上进心强，不安于现状，颇具“初生牛犊不怕虎”的劲头。他们对未来满怀希望，乐于开拓。 5闭锁性高中生的内心世界变得丰富多彩，但又不轻易表露出来。他们非希望有单独的空间，好像有什么秘密的东西不愿让别人知道。心理发展的闭锁性使高中生容易感到孤独，因此又产生了希望被人理解的强烈愿望。他们热衷于寻求理解自己的人，对“志同道合”的知心朋友，他们能坦率地说出自己的秘密。 6社会性` 高中生对现实生活的很多规范都很感兴趣，对新事物既敏捷又易接受。热心参与社会活动，乐于对社会事物发表自己的意见，在学校生活中，自治、自理、自立的要求强烈。大学生心理特点分析
教学楼多媒体教室 设 计 方 案 目录
一、方案设计说明 设计方案包括讲解课件及内容服务器系统、教育应用级投影机系统、多媒体讲台及中央集中控制系统、音响扩声系统等。其中，设计的指导思想是系统可靠、技术先进、功能完备，易操作性强。同时在满足使用要求的基础上尽量保证经济性。具体说要满足以下要求： 1．可靠性： 保证系统具有高可靠性，具备一定的抗干扰及容错能力，误操作的纠正能力。软硬件功能模块标准化，便于数据可靠传递。 2．先进性： 保证系统及单元选用最新的成熟技术，力争新增设备十年内不落后。保证系统总体水平达到国内领先水平。 3．易维护性： 保证系统具有自检和错误报警提示功能；系统各单元故障排除快速简捷；保证主机和备件的通用性、互换性。 4．易操作性： 系统便于掌握，简便直观，一键式操作，方便老师课堂上课。保证系统易于扩展、升级。 5.经济性： 在保证先进性、可靠性和易用性的前提下，系统还要有较好的经济性，使整个系统有较高的性能价格比。 6.可扩展性:
在今后的设备与功能不断发展的前提下, 系统在不改变基础建设的前提下,费用支出少甚至不用支出而能实现所需功能.为以后的发展打下坚实的基础. 我们设计的目标是,具有前瞻性，体现当代高科技成果的结晶。在升级的过程中不用追加更多的投资，以保护用户的利益。系统具有强大的控制与管理功能，可以与其它音视频和计算机系统相连，进行多种形式信息的沟通。 二、系统设计标准 普通型： 投影机与幕布距离：≥4米 播放环境：阴暗，窗户加装遮光布 隔音要求：可安装隔音墙，以提高音效 座位台阶：前后排台阶升起高度一般为300~390mm 座位布置：每排排距，简装版为≥1050mm；标准版 为≥1100mm 满足整个系统的要求下划分,本次多媒体教室应用系 统由如下子系统组成： 1、专业投影幕布及教育应用级投影机系统 高亮度，超高对比度，有效提升课堂质量。 2、讲解课件及内容服务器系统 超大内存，存储大量教学资料 3、多媒体讲台及中央集中控制系统 采用先进设计理念的多媒体智能讲台，外形设计美观、大方、高雅，使得整个教室更具现代科技感和时尚美，有效提升学校的档次。 智能讲台带智能中央集中控制系统，老师站在讲台上即可对教室内的教学设备进行控制，如控制投影机开关机、视频切换、音量调节、灯光控制等，真正实现“所见即能控”，提高老师的上课效率，减少控制室内设备所需的时间和 遇到的烦恼。
教学系统设计期末复习题 一、填空题 1?教学系统设计是指运用系统方法，将学习理论与教学理论的原理转换成对教学资料、教 学活动、___信息资源__和评价的具体计划的一系统化过程―。 2?传统ID模式的发展经历过两代，是以学习理论作为分代原则，第一代ID模式的主要标志是以行为主义学习理论作为理论基础，第二代ID模式的主要标志则是以认知 主义学习理论 作为理论基础。 3?著名教学设计专家加涅提出“为学习设计教学”。 4.在教学系统设计实践中，存在着不同层次的教学系统设计。按照教学中问题范围、大小 的不同，教学系统设计可以分为三个层次：以系统为中心、以课堂为中心、以产 品为中心。 5?巴纳西强调教育系统的整体性、层次性、开放性，提出了宏观教学系统设计理论。6?加涅教学设计思想的核心思想是他提出的为学习设计教学的主张，他认为教学 必须考虑影响学习的全部因素，即学习条件。 7? 梅瑞尔等人在《教学设计新宣言》一文中对教学设计做了如下的阐释: “教学是一门科学，而教学设计是建立在这一科学基础上的技术( scie nce-based-tech no logy )。”教学 设计的目的是创设和开发促进学生掌握这些知识技能的学习经验和学习环境_。 8?教学设计是运用一系统方法—分析教学问题和确定教学目标建立解决教学问题的 策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改—的过程 10? 1900年杜威提岀发展一门连接学习理论和教育实践的桥梁。 12? 20世纪90年代，建构主义学习理论对教学设计理论起了较大的作用。这一时期， 学习者与教学媒体、教学情境的结合是教学设计发展的一个重要特征。 13?软件、声像教材、印刷教材、学习指导手册、教师用书等属于以产品为中心的教学
目录 摘要 (1) ABSTRACT (2) 1、概述 (3) 1.1本设计的目的及意义 (3) 1.2本课件的功能 (3) 1.3本课件的主要特点 (4) 2、功能需求分析 (4) 2.1开发背景 (4) 2.2需求分析 (5) 2.3课件的运行环境 (5) 3、系统设计 (6) 3.1项目的总体方案 (6) 3.2项目的详细设计方案 (7) 4、技术实现 (28) 4.1主要功能模块的具体实现 (28) 4.2主要技术难题及解决方法 (33) 5、总结 (34) 致谢 (35) 参考文献 (36) 附件1系统结构图 (37) 附件2 代码 (38)
《教学系统设计》的多媒体课件的设计与制作 摘要：随着多媒体技术越来越广泛地被应用到教学中，多媒体课件在教学中的作用也日益明显。多媒体课件辅助教学作为一种新型的现代化的教学方式，为当今教育技术发展的过程中指明了新的趋向。它能帮助学校提高教学现代化、充分显示学校多媒体化，教师可以使用多媒体课件资源，在课堂上向学生更生动的展现教学内容，使教学更贴近实际，很好的辅助课堂教学。本次设计的“教学系统设计”课件，在制作过程中加入了声音、动画、文字等多种信息，还可以与交流对象互动，回答一些常见问题，充分调动学习者的积极参与，大大提高了教学质量、效率。 关键词：多媒体课件、课堂教学、教学现代化、
“Teaching Design”designing and making of multimedia courseware Educational Technology Abstract With the multimedia technology more and more applied to teaching widely, multimedia courseware in teaching is becoming more and more obvious. As a new way of modern teaching, Multimedia aided teaching is became a new trend in the process of the development of educational technology. It can help the schools to improve the teaching modernization, display the school multimedia fully. Teachers can use multimedia courseware resources to display teaching contents more vividly for students in the classroom, the teaching is more close to the actual and very good for our teaching. In the production process, by adding sound, animation, text and other information, the design of the" teaching system" courseware can exchange object interaction, answer some asked questions frequently, and arouse students ' participation, what is more, it can improve the quality of teaching greatly and efficiency. Keyword: Multimedia courseware、 classroom teaching、teaching modernization
篇一：高校教师培训教学设计模板 贵州高校青年教师岗前培训 教学设计 教学内容：3.2电子数据交换 学校：贵阳职业技术学院 专业：电子商务 姓名：罗忠诚 完成时间：2012年4月 16 日 教学内容标题 一、教学内容分析 1、本节课的知识结构 概念：俗称无纸贸易。⑴单证格式化 ⑵报文标准化 ⑶处理自动化 特点 ⑷软件结构化 edi ⑸运作规范化 工作流程 ⑴生成edi平面文件 ⑵翻译生成edi标准格式文件⑶通信 ⑷edi文件的接收和处理 2、本节课的基本概念 二、学情分析 1、学生年龄特点分析 大二学生是形成人生观,掌握专业理论、技术、技能,增强体质的关键时期,要很好的贯彻执行“教育要面向现代化,面向世界、面向未来”的要求。大学生正处于青年期向成年期的转变，处于从个体走向成熟、走向独立的转变。开始掌握了辨证思维，情感也更加具有社会道德和责任感，但由于正处于青年期，半幼稚和半成熟、独立性和依赖性错综复杂，充满了矛盾，主要表现在心理的闭锁性和渴望交往的矛盾、强烈的求知欲和鉴别能力不够的矛盾，他们在认知方面很容易偏激，在情绪方面容易走极端，受外界的影响很大，具有很大的可塑性。 2、学生已有知识经验分析 “商务”，学生在大一的时候市场营销学里讲过，“信息技术”、“万维网”等概念从小学一直接触到大学。这些基本知识，都是理解本节课内容的基础。 3、学生学习能力分析 自学能力是大学生主要的学习能力之一，这种能力主要表现在学习的自觉性强，主动利用学校图书馆和现代媒体来获取知识，能够系统的学习知识。此外，操作能力也是大学生完成学业的专业训练所必备的能力，综合素质较好的大学生，既能掌握所学的知识，而且能将这些知识运用于实践。 4、学生学习风格分析 大学生拥有了更高的抽象和概括、严密的逻辑思维和推理，而且逻辑思维的辩证性、批判性相对高中有了进一步的发展。同时他们通过高中和初中的信息技术的学习，已经有一定的理论基础，因此课堂上就会试图发表自己的观点，显得比较活跃。并且对于复杂的问题也会要求自己努力从理论上加以分析和概括，还会要求自己把学到的一些理论知识应用于实际，用理论去解释具体的客观现象和认识新事物。但在，在处理学习过程中遇到的困难的时候，显得不太主动，往往通过自己上网查询，或者去图书馆收集资料查阅，而很少通过学校教师的
一、名词解释 1、教学系统设计（也称教学设计），主要是以促进学习者的学习为根本目的，运用系统方法，将学习理论与教学理论的原理转换成对教学目标、教学内容、教学方法和教学策略、教学评价等环节进行具体计划、创设有效的教与学的系统“过程”或“程序”。 2、教学目标是对学习者通过教学后应该表现出来的可见行为的具体、明确的表达，它是预先确定的、通过教学可以达到的并且能够用现有技术手段测量的教学结果。 3、学习风格是指学习者持续一贯的带有个性特征的学习方式，是学习策略和学习倾向的总和。 4、广义的教学方法指为达到教学目的、完成教学任务，而采用的一切手段、途径和办法的总称。 5、教学策略是指在不同的教学条件下，为达到不同的教学结果所采用的手段和谋略。 6、教学媒体是指以传递教学信息为最终目的的媒体，用于教学信息从信息源到学习者之间的传递，具有明确的教学目的、教学内容和教学对象。 7、研究性学习的概念 广义：泛指学生主动探究的学习活动。 狭义：在教学过程中以问题为载体，创设一种类似科学研究的情境和途径，让学生通过自己收集、分析和处理信息来实际感受和体验知识的产生过程，进而了解社会、学会学习，培养其分析问题、解决问题的能力和创造能力。 8、学习环境是学习资源和人际关系的一种动态的组合。其中既有丰富的学习资
源，又有人际互动的因素。 9、认知工具是支持和扩充使用者思维过程的心智模式和设备。 10、教学评价是指以教学目标为依据，制定科学的标准，运用一切有效的技术手段，对教学活动过程及其结果进行测定、衡量，并给以价值判断。 11、信息化教学设计是在传统的的教学设计基础上，综合把握现代教育教学理念，充分利用现代信息技术和信息资源，科学安排教/学过程的各个环节和要素，为学习者提供良好的信息化学习条件，实现教学过程最优化的系统方法。 二、填空题 1、教学系统设计的发展经历了思想萌芽、理论形成、学科建立、深入发展四个阶段。 2、教学系统设计一般可以归纳为三个层次：教学产品层次、教学过程层次、教学系统层次。 3、教学系统设计的主要理论基础包括：学习理论、教学理论、系统理论、传播理论。 4、依据理论基础和实施方法，教学系统设计模式可以归为三类： 以教为主的教学设计模式、以学为主的教学设计模式、主导—主体教学设计模式。 5、教学系统设计的基本要素包括教学目标分析、学习者特征分析、学习环境设计、教学模式和策略的选择与设计、教学设计结果的评价。 6、建构主义认为，理想的学习环境包括情境、协作、交流、意义建构。 7、教学目标是教学设计活动的出发点和最终归宿，在教学中，它具有以下几个功能：导向功能、控制功能、激励功能、中介功能和测度功能。 8、布卢姆等人将教学活动所要实现的整体目标分为：认知、情感、动作技能三
多媒体教室系统设计方案 2015.12.10
目录 一、系统概述 (3) 1.1工程建设目标 (3) 1.2系统设计原则 (3) 二、系统详细设计方案 (4) 2.1壁挂式多媒体教学系统概述 (4) 2.2多媒体教室系统组成 (5) 2.2.1 控制系统 (6) 2.2.2 显示系统 (7) 2.3系统功能特点 (7) 2.4安装示意图 (10) 三、设备报价清单 (11)
一、系统概述 1.1工程建设目标 此次工程项目是承担多媒体教室系统的设计、施工。教室总面积大约为80平方，设计原则以能最方便的进行多媒体教学为目标。 1.2系统设计原则 先进性原则 采用的系统结构应该是先进的体系结构，和系统使用当中的科学性。整个系统能体现当今多媒体技术的发展水平。 实用性原则 能够最大限度的满足实际工作的要求，把满足用户的业务管理作为第一要素进行考虑，采用集中管理控制的模式，在满足功能需求的基础上操作方便、维护简单、管理简便。 可扩充性、可维护性原则 要为系统以后的升级预留空间，系统维护是整个系统生命周期中所占比例最大的，要充分考虑结构设计的合理、规范对系统的维护可以在很短时间内完成。 经济性原则 在保证系统先进、可靠和高性能价格比的前提下，通过优化设计达到最经济性的目标。
二、系统详细设计方案 2.1壁挂式多媒体教学系统概述 壁挂式教学系统以其高实用性，高整合性，高互动性，可扩展性，高稳定性等性能作为新一代多媒体的组成部分。 高经济性 无需专用房间,无需工程施工,无需专门培训,无需专人维护,节约建设资金！ 根据普通中小学的实际特点，随身携带、灵活机动！完全替代“投影＋笔记本＋功放音响＋电子讲台”等传统复杂教学模式，只需一台设备，即可满足多媒体教学需求！是所有学校买的起、用得起的新一代革命性替代产品。可根据学校实况决定购买数目,并可随时扩大建设规模。 可扩展性 可升级网络集中管理。 可升级为无线伺服服务器。 高整合性 应用短焦投影技术，老师从此不再为遮挡投影机光线而烦恼。 可集成互动电子白板，使单向授课变为互动教学。 满足常规的多媒体教室功能要求，将功放、音响、电脑等多媒体设备高度集成，无需电子讲台、液晶显示器等设备占据宝贵的教室空间，干净整洁！ 高安全性 吊装式使用，所有设备都在钢制外壳内，机体封闭化设计，从此不用必担心配件的安全防盗问题。 老师接触的都是弱电设备，从此远离危险的强电。