附录2自动化专业核心课程描述12门.docx
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附录2自动化专业核心课程描述12门
附录2：
自动化专业核心课程描述（12门）
简表
序
课程名称
代号
教学时数
（不含选修）
实验时数
1
自动控制原理
ACT
48
8
2
现代控制理论（基础）
MCT
48
4
3
微机原理与接口技术
MCP
56
16
4
程序设计基础
PGB
48
10
5
计算机控制技术
CCT
48
8
6
控制系统仿真
CSS
22
10
7
信号检测与转换技术
SDT
32
8
8
电机与拖动原理
MCP
48
8
9
电力电子技术
PET
48
8
10
运动（电机）控制技术
MCT
48
8
11
自动化仪表
AUI
32
6
12
过程控制
PCS
40
8
核心课程描述
2．1自动控制原理（ACT）
2.1自动控制原理（线性，非线性）（ACT）
填写说明
概述
本课程是线性系统理论、最优控制原理等后续课程的基础，为控制系统提供了数学模型的建立、性能分析和系统设计的基本方法。
包括单变量线性定常连续系统的微分方程、传递函数、方块图和信号流图等数学模型的建立；系统稳定性、瞬态性能、稳态性能的时域分析；频域法和根轨迹法；系统串联校正的设计方法；采样系统的稳定性分析和校正的基本方法；简单非线性控制系统分析的描述函数法及相平面法。
先修课程
1．复变函数
2．模拟电子学
3．电路原理
学时数
（理论时数+实验时数）（48+8）
教学大纲
1控制系统的基本概念：
控制系统的构成和基本控制方式
2控制系统的数学模型：
微分方程、传递函数、方块图和信号流图
3时域分析法：
稳定性、瞬态性能、稳态性能分析
4根轨迹法
5频域分析法：
对数坐标图和极坐标图
6系统校正的设计方法：
串联校正
7非线性控制系统：
相平面法和描述函数法
8利用Matlab进行时域和频域分析
涵盖知识单元
CCT1控制系统的基本概念（核心）
CCT2控制系统的数学模型（核心）
CCT3时域分析法（核心）
CCT4根轨迹法（核心）
CCT5频域分析法（核心）
CCT6系统校正的设计方法（核心）
CCT8非线性控制系统分析（选修）
CCT9利用Matlab进行时域和频域分析（选修）
说明
2.2现代控制理论（基础）（MCT）
2.2现代控制理论（基础）（MCT）
填写说明
概述
本课程从线性空间理论出发，建立现代控制理论基础的基本概念，阐述基本原理和算法；适当引入控制理论中发展的新概念和本科生能理解的新方法。
主要介绍线性系统的状态空间描述；系统的稳定性、能控性、能观测性；状态反馈与观测器设计等。
本课程为现代控制理论的基础知识，为进一步学习和研究现代控制理论创造条件。
先修课程
1．自动控制原理
2．线性代数
学时数
（理论时数+实验时数）（48＋4）
教学大纲
1线性系统的状态空间描述：
建立、转换、标准型
2线性系统的运动分析—状态方程的解
3系统的能控性
4系统的能观测性
5系统的稳定性：
BIBO稳定性、渐近稳定性、李亚普诺夫意义下的稳定性
6传递函数的实现：
最小实现与实现方法（选修）
7状态反馈极点配置
8状态观测器设计：
全维观测器和降维观测器
9其它可选内容：
解耦控制、Lyapunov函数的选择方法、最优控制、最优估计及滤波等。
（选修）
10利用MATLAB进行状态方程求解、能控能观性分析以及状态反馈和状态观测器设计。
实验:
状态反馈、观测器及观测器-状态反馈系统实验
涵盖知识单元
LST1线性系统数学描述（核心）
LST2线性系统的运动分析（核心）
LST3稳定性（核心）
LST4能控性与能观测性（核心）
LST5最小实现（核心）
LST6反馈控制（核心）
LST7状态观测器（核心）
OPC3线性二次型最优控制（选修）
（OEF1,OEF2,OEF3;SID1,SID2——选修）
说明
有条件时（最好）能运用Matlab和Simulink软件对系统进行计算机辅助分析、设计和仿真。
2.3微机原理与接口技术（MCP）
2.3微机原理及接口技术（MCP）
填写说明
概述
本课程紧密结合电气信息类的专业特点，围绕微型计算机原理和应用主题，以Intelx86CPU为主线，系统介绍微型计算机的基本组成、体系结构和工作模式等，Intelx86CPU的指令系统、汇编语言及程序设计方法和技巧，存储器的组成和I/O接口扩展方法。
使学生掌握微机的中断结构，串并行接口的工作原理及编程应用方法，DMA控制器的工作过程，计数器/定时器的结构和应用，最后要求掌握A/D、D/A的基本工作原理。
通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力。
先修课程
1．电路；
2．模拟电子线路；
3．数字电路与数字逻辑；
学时数
理论时数+实验时数（56+16）
教学大纲
1微机工作过程、多处理机系统、X86处理器结构、时序分析；
2Intelx86的寻址方式，Intelx86数据传送类、算术运算类、逻辑运算类、串和移位指令；
3汇编语言的语句格式、运算符、表达式、汇编语言程序汇编步骤；伪指令、宏、简单程序、分支程序、循环程序和子程序设计；
4存储器的分类和系统结构、读写存储器RAM、只读存储器ROM、存储器芯片扩展及其与CPU的连接和高速缓冲存储器Cache；
5I/O接口的作用以及与系统的连接、可编程并行接口芯片8255A、串行通信接口、通信规程和通信标准、可编程串行接口芯片8251A；
6DMA概述、8237编程结构与工作原理、工作方式和内部寄存器、8237A的编程和应用；Intel8253结构和工作原理、工作方式、编程及应用；
7程序方式、中断方式、DMA方式，Intelx86微处理器实模式下的中断操作，8259A的结构及主要功能、8259A的编程；
8总线标准与总线体系结构、总线控制方法、EISA总线、VESA总线、PCI总线、AGP总线；
9采样和量化、A/D的工作原理、A/D的性能参数和术语、A/D芯片及其与CPU接口（ADC0809及接口设计），D/A转换器的基本结构、性能参数和术语、D/A芯片及其与CPU接口。
涵盖知识单元
MCP1中央处理器与时序分析（核心）
MCP2指令系统（核心）
MCP3存储器系统（核心）
MCP4DMA控制器（核心）
MCP5A/D、D/A原理及其接口技术（核心）
MCP6输入/输出系统（核心）
MCP7汇编程序设计方法（核心）
MCP8计数与定时器（核心）
MCP9中断系统（核心）
MCP10总线技术（核心）
说明
本课程是工科电类学科的核心课程之一。
通过该课程的学习，使学生了解微机工作原理，系统掌握微机系统的结构和应用开发方法。
为进一步学习后续课程打下良好的基础。
2.4程序设计基础（BPD）
2.4．程序设计基础（BPD）
填写说明
概述
本课程主要包括基础的高级语言程序设计和数据结构与算法。
从一般的程序设计方法入手，通过理论阐述、实例演示和作业实践，使学生掌握结构化程序设计方法、常用的数据结构与算法，了解基本的面向对象编程思想和软件工程思想。
在软件工程方法指导下，采用C/C++（Java）语言为开发工具，对学生系统地进行程序设计方法，上机调试以及软件开发的训练，，并养成良好的程序编码习惯。
为进一步培养和提高学生综合的编程能力打好基础。
先修课程
无
学时数
（理论时数+实验时数）（48+10）
教学大纲
1.编程历史的回顾、计算机系统概述、程序设计与程序结构介绍；
2.数据描述：
变量；操作符；
3.语句结构：
控制结构；条件结构；迭代循环结构；
4.模块化程序设计概念：
函数/过程；
5.调试：
错误类型；调试技术；
6.数组；
7.指针；
8.记录；
9.递归的概念与实现；
10.面向对象程序设计：
面向对象设计思想；封装和信息隐蔽；行为和实现分离；类、子类和继承；多态性；类层次等；
11.常用数据结构（图树表等）与算法。
上机：
调试环境、示例程序编制与调试、数据结构程序编制与调试
涵盖知识单元
PAL1程序设计语言概论（核心）
PAL2程序设计基本结构（核心）
PAL3面向对象程序设计（核心）
PAL4数据结构与算法（核心）
说明
编程语言可以是java或C/C++，建议选用C/C++
2.5计算机控制技术（CCT）
2.5计算机控制技术（CCT）
填写说明
概述
计算机控制系统是以计算机为控制器的新型数字控制系统，是计算机技术与控制技术相结合的产物。
它具有传统模拟控制系统不具备的独特优点，其应用已经深入到工农业生产、人民生活等国民经济的各个领域。
本课程主要介绍计算机控制系统的原理、组成、工作过程及系统硬件部分的信号通道；在充分了解离散控制系统数学描述方法的基础上，讨论计算机控制系统的性能分析和系统设计方法。
先修课程
1．自动控制原理；
2．微机原理及应用；
学时数
（理论时数+实验时数）（48+8）
教学大纲
1计算机控制系统概述：
组成、工作过程、数字控制器的设计；
2通道与接口技术：
模拟量输入、输出通道，数字量输入、输出通道；
3数据采集及处理：
结构、工作方式、数字滤波；
4线性离散系统的数学描述与分析：
概念、建立、求解、稳定性；
5数字控制器的间接设计：
PID调节器、参数整定；
6数字控制器的直接设计：
最少拍无差系统；
7计算机控制系统的可靠性：
抗干扰技术；
8计算机控制系统的工程实现：
数字控制器的程序实现。
涵盖知识单元
CCT1计算机控制系统概述（核心）
CCT2通道与接口技术（核心）
CCT3数据采集及处理（核心）
CCT4线性离散系统的数学描述与分析（核心）
CCT5数字控制器的间接设计（核心）
CCT6数字控制器的直接设计（核心）
CCT7计算机控制系统的可靠性（选修）
CCT8计算机控制系统的工程实现（选修）
CHW11可编程控制器PLC（选修）
说明
2.6控制系统数字仿真（CSS）
2.6控制系统数字仿真（CSS）
填写说明
概述
本课程是自动化专业的一门重要课程。
它结合了控制理论、计算数学和计算机等知识，目的是使学生学会用比常规计算短得多的时间得到最优系统设计方案，为控制理论应用于工程实际起桥梁作用。
本课程全面论述了控制系统仿真的基本概念和原理，系统介绍了面向工程与科学计算的高级语言MATLAB及其动态仿真集成环境Simulink，并以MATLAB为平台，详细地阐述了控制系统的数学模型及其转换、连续系统和离散系统的仿真方法、控制系统的计算机辅助分析与设计；最后特别介绍了基于图形界面的MATLAB工具箱的线性和非线性控制系统设计方法。
先修课程
1．自动控制原理
2．现代控制理论
学时数
（理论时数+实验时数）（22＋10）
教学大纲
1系统仿真的基本概念、基本原理及方法
2MATLAB的基础及应用。
3系统数学模型的建立及其相互转换。
4控制系统仿真数学模型的建立、算法及程序实现。
5连续系统离散化的仿真、非线性环节和非线性系统的仿真。
6采样控制系统的各种仿真算法及程序。
7动态仿真集成环境—SIMULINK的基础及使用方法。
8控制系统的计算机辅助分析与设计。
9基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设计。
根据需要可选其中一部分
涵盖知识单元
CSS1系统仿真的基本概念
CSS2仿真软件—MATLAB
CSS3控制系统的数学模型及其转换
CSS4连续系统的数字仿真
CSS5连续系统按环节离散化的数字仿真
CSS6采样控制系统的数字仿真
CSS7动态仿真集成环境-SIMULINK
CSS8基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设计
CSS9控制系统的计算机辅助分析与设计
CSS10基于图形界面的控制系统工具箱和非线性控制设计模块集及其具体应用。
说明
2.7信号检测与转换技术（SDT）
2.7信号检测与转换技术（SDT）
填写说明
概述
本课程是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。
主要介绍测量数据处理的基本理论、检测原理、传感器的基本特性、以及自动检测系统中的共性问题。
本课程是自动化仪表的技术基础，为进一步学习和研究自动化仪表、过程控制系统和运动控制系统创造条件。
先修课程
1．大学物理
2．电子技术
学时数
（理论时数+实验时数）（32+8）
教学大纲
1．信号检测与转换技术的基本概念；
2．测量结果的不确定度；
3．误差的传递、分配与合成；
4．最小二乘法与回归分析；
5．检测系统的静态特性、动态特性；
6．电参数传感器的分类及其原理、构成、特点和应用；
7．电能量传感器的分类及其原理、构成、特点和应用；
8．其它检测技术概述；
9．参数检测实例；
10．自动检测系统设计的共性问题。
涵盖知识单元
SMP1信息获取与处理的基本概念（核心）
SMP2测量不确定度与回归分析（核心）
SMP3检测系统的静、动态特性（核心）
SMP4检测变换原理与传感器（核心）
SMP5参数检测（选修）
SMP6自动检测系统设计初步（核心）
说明
检测原理及传感器种类繁多，本课程仅选择部分类型作为授课的重点内容，其它的只做概述。
2.9．电机与拖动原理（MAD）
2.8电机与拖动原理（MAD）
填写说明
概述
本课程主要论述各类电机的基本原理与特性，以及利用电动机作为原动机来拖动生产机械按人们规定的要求进行运动的基本理论，是一门技术基础课。
主要内容有：
直流电机、直流电机的电力拖动、变压器、三相感应电动机、三相感应电动机的电力拖动、三相同步电动机、驱动和控制微电机、电力拖动系统电动机的选择。
本课程为后续相关专业课程的学习和科研实践提供必要的理论知识。
先修课程
电路原理物理
学时数
（理论时数+实验时数）（48+8）
教学大纲
1、直流电机：
原理与结构、运行原理
2、直流电机的电力拖动：
运动方程、机械特性、起动、制动、调速
3、变压器：
工作原理和结构、单相变压器、三相变压器*
4、三相感应电动机：
基本原理与和结构、额定数据、电磁关系及等值电路、工作特性
5、三相感应电动机的电力拖动：
机械特性、起动、制动、调速
6、三相同步电机
7、电力拖动系统电动机的选择：
电动机一般选择、额定功率、电动机额定功率的选择
涵盖知识单元
EMP1直流电机（核心）
EMP2变压器（核心）
EMP3异步电动机（核心）
EMP4同步电机（核心）
MDP1电力拖动动力学基础（核心）
MDP2直流电机的电力拖动（核心）
MDP3交流电动机的电力拖动（核心）
MDP4电动机容量的选择（核心）
说明
2.9电力电子技术（PET）
2.9电力电子技术（PET）
填写说明
概述
本课程包括三大部分：
电力电子器件、电力电子变流技术和控制技术。
在介绍电力电子器件基本原理和特性的基础上，分析应用电力电子器件所构成的基本变换电路的工作原理。
分析的变换电路有：
整流电路、有源逆变电路（DC-AC变换电路）、交流调压电路、直流斩波电路、无源逆变电路。
通过本科程的学习，使学生在理论联系实际的基础上，掌握各类变换电路的基本工作原理，掌握波形分析方法，为后续课程和今后从事电类方面的工作奠定基础。
先修课程
电路原理模拟电子技术数字电子技术
学时数
（理论时数+实验时数）（48+8）
教学大纲
1、电力电子器件
2、AC-DC变换电路：
单相、三相可控整流电路、变换装置的构成
3、直流斩波电路（DC-DC变换电路）
4、交流电力控制电路：
单相交流调压电路、其他交流电力控制电路
5、逆变电路：
电压型逆变电路、电流型逆变电路
6、PWM控制技术：
PWM原理、PWM逆变电路及其控制方法
7、软件开关技术
8、组合变流电路：
间接交流变换电路、间接直流变换电路
涵盖知识单元
PET1绪论（核心）
PET2电力电子器件（核心）
PET3整流电路（核心）
PET4直流斩波电路（核心）
PET5交流电力控制电路（核心）
PET6逆变电路（核心）
PET7PWM控制技术（核心）
PET8软件开关技术（核心）
PET9组合变流电路（选修）
说明
2.10运动（电机）控制技术（MCT）
2.10运动（电机）控制技术（MCT）
填写说明
概述
本课程内容：
（1）直流调速系统和随动系统，包括闭环控制的直流调速系统、双闭环调速系统的设计和校正、可逆调速系统及环流分析、PWM原理、位置随动系统的设计和校正等；
（2）交流调速系统，包括交流调速的基本类型及调速方法、变频调速、SPWM原理、转差频率控制规律、矢量控制原理、同步机变频调速系统等。
先修课程
电机与拖动
控制理论
电力电子技术基础
学时数
（理论时数+实验时数）（48+8）
教学大纲
1、闭环控制的直流调速系统：
稳态分析和设计、动态分析和设计、PI控制规律
2、多环控制的直流调速系统：
双闭环调速系统及其静特性、双闭环调速系统的动态性能、调节器的工程设计方法、工程设计方法
3、可逆调速系统：
环流定义、有环流可逆调速系统、无环流可逆调速系统
4、直流脉宽调速系统：
脉宽调速系统的开环机械特性
5、位置随动系统：
位置信号的检测、自整角机位置随动系统及其设计
6、交流调速的基本类型和交流变压调速系统
7、异步电动机变压变频调速系统（VVVF系统）：
变频调速、SPWM逆变器、VVVF系统稳态机械特性、矢量控制的变频调速系统
8、串级调速系统——转差功率回馈型的调速系统
9、同步电动机的变频调速系统：
他控变频同步电动机调速系统和矢量控制、自控变频同步电动机（无换向器电机）调速系统
涵盖知识单元
MCT1闭环控制的直流调速系统（核心）
MCT2双闭环直流调速系统（核心）
MCT3变压变频调速系统（核心）
MCT4矢量控制的变频调速系统（核心）
MCT5直接转矩控制系统（核心）
MCT6串级调速系统（选修）
MCT7同步电动机的变频调速系统（选修）
MCT8运动控制系统的计算机辅助设计（选修）
说明
可安排Matlab仿真大作业
2.11．自动化仪表（AUI）
2.11．自动化仪表（AUI）
填写说明
概述
本课程是研究自动化仪表的理论、分析设计和应用的一门应用技术学科。
主要内容包括变送器、控制器、执行器、显示仪表等。
自动化仪表是构成过程控制系统的重要组成单元，是学习和研究过程控制系统的基础。
先修课程
1．信号检测与转换技术
2．电子技术
3．微机原理
4．自动控制原理
学时数
（理论时数+实验时数）（32+6）
教学大纲
1.检测仪表的性能指标；
2.温度、压力、流量、液位、成分变送器的原理、应用和变送环节的设计；
3．PID调节器的调节规律及实现；
4．典型调节器的原理和构成单元分析；
5．可编程数字调节器的一般软硬件构成，设计方法；6．PLC概述；
7．电动执行器的构成、工作原理及选用；
8．阀门定位器；
9．模拟式显示仪表的基本原理，典型模拟显示记录仪分析；
10．数字式显示仪表的基本构成与设计方法；
11．仪表防爆安全的基本概念，安全栅和本质安全型防爆仪表的设计要点；
12．虚拟仪器和现场总线仪表的基本概念和应用。
涵盖知识单元
AUI1自动化仪表的基本概念（核心）
AUI2变送单元（核心）
AUI3控制单元（核心）
AUI4执行单元（核心）
AUI5显示记录单元（核心）
AUI6安全栅及辅助单元（核心）
AUI7虚拟仪器与现场总线仪表（核心）
说明
2.12过程控制（PCS）
2.12过程控制（PCS）
填写说明
概述
本课程是控制理论在在工业生产过程中的重要应用，它以控制理论为基础，研究过程控制系统的分析、设计及参数整定方法。
主要介绍单回路控制、复杂控制、先进控制、典型设备及典型工业过程控制等。
过程控制是过程计算机控制系统的核心，为进一步学习和研究过程计算机控制系统奠定基础。
先修课程
1．自动控制原理
2．自动化仪表
学时数
（理论时数+实验时数）（40+8）
教学大纲
1．过程控制系统的性能指标；
2．过程数学模型的建立方法；
3．简单控制系统各环节的一般选择原则；
4．简单控制系统的参数整定方法；
5．通过单回路控制系统实例，深入理解与掌握过程控制系统的设计方法；
6．复杂控制系统（串级、前馈、比值、均匀、分程、选择等）的基本原理及设计、整定方法；
7．大延迟系统控制、解耦控制等的基本概念；
8．先进控制技术（自适应控制、预测控制、推理控制、模糊控制等）的基本概念；
9．典型设备与工业生产过程控制实例；
10．集散控制系统与现场总线控制系统概貌。
涵盖知识单元
PCS1过程建模与过程特性（核心）
PCS2简单控制系统（核心）
PCS3复杂控制系统（核心）
PCS4先进控制技术（核心）
PCS5典型设备与工业过程控制（核心）
PCS6过程计算机控制系统（选修）
说明
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