高纲2024 江苏省高等教育自学考试大纲 27239 计算机控制系统大纲.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑高纲2024 江苏省高等教育自学考试大纲 27239 计算机控制系统大纲 高纲2024 江苏省高等教导自学考试大纲 27239 计算机操纵系统 苏州大学编 江苏省高等教导自学考试委员会办公室 一、课程性质及其设置目的与要求 （一）课程性质和特点 《计算机操纵系统》课程是我省高等教导自学考试现代电气工程及自动化专业（专接本）的一门重要的专业课程，其任务是培养应考者系统地学习计算机操纵系统分析的根基学识，掌管计算机操纵系统的分析方法，学习计算机操纵系统的离散化设计方法和模拟化设计方法，初步掌管离散系统的状态空间分析方法，领会计算机操纵系统设计与实现的方法通过本课程的学习，建立其计算机操纵系统分析的整体概念，掌管计算机操纵系统设计的根本方法，初步具有开发计算机操纵系统、解决工程实际问题的才能 （二）本课程的根本要求 本课程共分为七章在对计算机操纵系统概念、组成、分类和信号的刺痒与恢复介绍的根基上，重点阐述了Z变换和Z传递函数、计算机操纵系统的分析、计算机操纵系统的离散化设计、计算机操纵系统的模拟化设计、计算机操纵系统的状态空间分析和计算机操纵系统的设计与实现，通过对本书的学习，要求应考者对计算机操纵系统的分析与设计有一个全面和正确的了解。

概括应达成以下要求： 1、 了解计算机操纵系统的概念、分类等 2、 理解并掌管计算机操纵系统的分析方法，包括信号的采样与恢复、Z变换及Z传递 函数、计算机操纵系统的稳定性分析、离散系统的过渡响应分析等 3、 理解和掌管计算机操纵系统的离散化设计方法和模拟化设计方法，包括最少拍计算 机操纵系统的设计、数字操纵器的计算机实现、模拟操纵器的离散化、数字PID操纵及其算法提升、数字PID参数的整定等 4、 掌管离散系统状态空间分析的根本方法，包括线性离散系统的状态方程、离散系统 的传递函数距阵与特征值、离散系统的稳定性判断、可控性与客观性的判断等 5、 了解计算机操纵系统设计与实现过程中的原那么、步骤、输入输出通道和抗干扰技术 等 （三）本课程与相关课程的联系 《计算机操纵系统》是电气工程及自动化专业的专业课程，与专业根基课程和其他专业课程如自动操纵原理、微机原理与接口等关系紧密，具有很强的应用背景本课程的前修课程包括高等数学、线性代数、复变函数与积分变换、微机原理与接口、电子技术、自动操纵原理、现代操纵理论等，这些课程可以扶助更好的掌管计算机操纵系统的原理、方法。

二、课程内容与考核目标 第一章 绪论 （一）课程内容 本章简要而全面地介绍了计算机操纵系统的一般概念、计算机操纵系统的组成、计算机操纵系统的分类、计算机操纵系统的特点，介绍了信号的采样与恢复，简朴介绍了计算机制系统的进展趋势 （二）学习要求 了解计算机操纵系统的一般概念、计算机操纵系统的组成、计算机操纵系统的分类、计算机操纵系统的特点，掌管了信号的采样与恢复，了解单介绍了计算机制系统的进展趋势 （三）考核学识点和考核要求 1. 领会：计算机操纵系统是将自动操纵系统中的操纵器的功能用数字计算机或者数字操纵装置来实现而构成的；计算机操纵较一般的模拟操纵的优点计算机操纵中需要A/D转换器和D/A转换器采样保持器是将数字序列恢复乘连续信号的装置计算机操纵中最广泛采用的是零阶保持器初步了解计算机操纵系统的进展趋势 2、掌管：掌管自动操纵系统一般分为开环操纵系统和闭环操纵系统两种根本的布局形式，掌管开环操纵系统的 主要构成环节、系统的布局图，掌管闭环操纵系统的 主要构成环节、系统的布局图掌管计算机操纵系统的概念，即计算机操纵系统就是由各种各样的计算机参与操纵的一类操纵系统。

掌管计算机操纵系统的主要构成环节、系统的布局图；掌管计算机操纵系统中计算机的作用主要表达在三个方面：（1）信息处理、（2）通过软件实现对操纵系统的校正、（3）实现高级操纵功能及多功能计算机调理掌管计算机操纵过程所包含的三个步骤：实时数据采集、实时决策、实时操纵掌管计算机操纵系统是由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应的软件组成，能通过框图表示计算机各个组成片面的相互关系，并掌管以上各个片面在计算机操纵系统中的作用掌管过程通道在计算机操纵系统中的作用和过程通道的根本类型掌管根据计算机操纵系统中的操纵功能和操纵目的计算机操纵系统的分类：计算机操作指导操纵系统、直接数字操纵系统（DDC）、监视计算机操纵系统（SSC）、计算机分级操纵系统、集散操纵系统（DCS）等掌管计算机操作指导操纵系统的构成和特点，并能用框图表示计算机操作指导系统的布局组成掌管直接数字操纵系统的工作过程、构成和特点，并能用框图表示直接数字操纵系统的布局组成掌管什么是监视计算机操纵系统、掌管计算机监视操纵系统的两种不同的布局形式：SSC＋模拟操纵器操纵系统、SSC＋DDC操纵器操纵系统。

掌管计算机操纵系统与一般的模拟操纵系统相比具有的5个优点掌管典型的计算机操纵系统的组成，能通过框图表示计算机操纵系统的布局掌管什么是采样过程，掌管采样开关是实现采样过程的关键掌管香农（shannon）采样定理：要使采样信号能够不失真的回复原来的采样信号，务必正确选择采样频率，使?s?2?max初步掌管采样周期选择的几个原那么掌管零阶保持 器的时域表示形式，会推导零阶保持器的传递函数 其次章 Z变换及Z传递函数 （一）课程内容 本章介绍Z变换定义及常用函数Z变换、Z变换的性质和定理、Z反变换、线性定常离散系统的差分方程及其解、Z传递函数等 （二）学习要求 通过本章学习要求掌管变换定义及常用函数Z变换、Z变换的片面性质、利用Z变换和Z反变换方法求解差分方程、Z传递函数的定义、Z传递函数与脉冲相应函数的关系、Z传递函数的求法、开环Z传递函数的求法，了解闭环Z传递函数 （三）考核学识点和考核要求 1、 领会：Z变换的卷积定理、求和定理、位移定理、位移定理和微分定理了解F(z)与f(t)之间不存在一一对应的关系领会差分方程是描述线性定常离散系统的工具，差分方程是离散系统时域分析的根基，计算机操纵系统本质是离散系统。

闭环Z传递函数布局 形式的多样性，能够推导布局简朴的离散系统的闭环Z传递函数 2、 掌管：Z变换的定义通过片面分数法计算Z变换的方法，能够通过片面分数法计算已知拉氏变换处境下的时域信号的Z传递函数掌管Z传递函数的定义，掌管根据Z传递函数计算零初始条件下系统的输出采样信号的方法掌管Z传递函数与脉冲相应函数的关系：系统的Z传递函数就是系统单位脉冲相应的采样值的Z变换掌管根据操纵系统的传递函数G(s)求Z传递函数的步骤，并会根据该步骤计算Z传递函数 3、 纯熟掌管：掌管通过级数求和法计算时间函数的Z变换的方法，能应用级数求和法计算单位脉冲函数、单位阶跃函数、单位速度函数、指数函数和正弦信号的的Z变换掌管Z变换的线性定理，并应用该定理求Z变换掌管Z变换的滞后定理和超前定理Z变换的初值定理和终值定理，并会应用初值定理和终值定理计算初值和终值掌管串联环节之间没有采样开关存在时的Z传递函数的求法，掌管两个串联环节之间有同步采样开关存在时的传递函数的求法掌管并联环节的Z传递函数的计算方法掌管并会应用留数法计算Z反变换会用Z变换和Z反变换方法求解差分方程 第三章 计算机操纵系统的分析 （一）课程内容 本章全面地介绍了离散系统的稳定性分析、离散系统的过渡响应分析、离散系统的稳态切实度分析。

（二）学习要求 通过本章学习要求了解S平面与Z平面的关系，掌管离散系统输出响应的一般形式，掌管Routh稳定性准那么在离散系统的应用，离散系统的过渡响应分析、离散系统的稳态切实度分析方法 （三）考核学识点和考核要求 1、 领会：S平面与Z平面的映射关系判断过渡过程终止的标准连续系统稳态误差计算的两种方法：在拉氏变换终值定理的根基上，求系统个终值误差；或者从系统的误差传递函数启程，求系统动态误差的稳态分量线性定常离散系统的稳态误差不仅与系统本身的布局和参数有关，而且与输入序列的形式及幅值有关，还与采样周期的选取有关在单位阶跃输入下，对于O型系统存在稳态误差，对于I型或者I型以上的系统，不存在稳态误差在单位速度输入下，对于O型或者I型系统存在稳态误差，对于II型或者II型以上的系统，不存在稳态误差在单位速度输入下，O型或者I型系统不能承受单位加速度函数的作用，II型存在加速度稳态误差，对于III型或者III型以上的系统，不存在稳态误差 2、 掌管：掌管应用W变换将Z平面映射到W平面得到W特征方程会利用W变换和Routh准那么来判定系统的稳定性掌管离散系统的时间响应与各个极点时间响应的关系。

掌管离散系统的Z传递函数与单位脉冲响应函数的关系会推导单位负反应离散系统的闭环误差Z传递函数，并根据此应用终值定理求稳态误差掌管单位阶跃输入时的稳态误差的表示形式掌管单位速度输入时的稳态误差的表示形式掌管单位加速度输入时的稳态误差的表示形式 3、 纯熟掌管：掌管并应用离散系统稳定的充要条件：离散系统的闭环Z传递函数的全部极点（特征方程的根）务必在Z平面中的单位圆内掌管操纵系统的过渡过程的定义：一个操纵系统在外信号作用下从原有稳定状态到新的稳定状态的整个动态过程掌管在给定传递函数的根基上，计算系统在单位阶跃输入、单位速度输入、单位加速度输入下系统的稳 态误差 第四章 计算机操纵系统的离散化设计 （一）课程内容 本章全面地介绍了最少拍计算机操纵系统的设计、无波纹最少拍最少拍计算机操纵系统的设计、数字操纵器的计算机程序实现 （二）学习要求 通过本章学习要求掌管最少拍计算机操纵系统的设计的根本问题和方法，了解无波纹最少拍最少拍计算机操纵系统的设计，掌管数字操纵器的计算机程序实现的方法 （三）考核学识点和考核要求 1、 领会：最少拍系统又称为最少拍随动系统，是时间上的最优操纵系统，系统的性能指标是系统的调理时间最短或者尽可能短。

直接利用数字设计法设计最少拍操纵系统理应考虑的四点问题最少拍系统的缺乏之处最少拍数字操纵器对信号的输入形式的适应才能较差的问题最少拍系统的波纹的含义以及对系统性能的影响 2、 掌管：掌管最少拍设计的定义：系统在典型输入下，经过最少拍使系统输出的误差为零掌管系统的闭环Z传递函数与系统的数字操纵器传递函数和对象传递函数的关系，掌管在典型信号输入下系统的闭环Z传递函数理应具有的表达形式掌管在典型输入下，最少拍数字操纵器确实定掌管在单位阶跃、单位速度输入时系统的误差输出及输出序列 3、 纯熟掌管：数字操纵器计算机程序实现的三种方法：直接程序设计法、串行程序设计法和并行程序设计法，会应用这三种方法得到数字操纵器的差分方程表达式 第五章 计算机操纵系统的模拟化设计 （一）课程内容 本章全面地介绍了计算机操纵系统模拟化设计的根本问题、模拟操纵器的离散化方法、数字PID操纵、数字PID操纵算法的提升、数字PID操纵器的参数整定。