自动化专业知识体系

(含17个知识领域，123个知识单元)

简表

知识单元（123个） 核心学时 代序 知识领域(17个) 核心知（不含选总计 修） 数 识单元选修知识单元数 3 码 1 经典控制理论(包CCT 48 括线性 非线性 离散) 9 6 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 线性系统理论 最优控制原理 最优估计与滤波 系统辨识 计算机硬件技术 程序设计与语言 LST 48 OCP 16 OEF 16 SID 16 CHW 48 PAL 48 48 7 5 5 5 10 5 7 9 7 7 0 0 0 7 4 0 7 7 0 5 5 5 3 1 7 2 0 计算机网络与通讯 CNC 计算机控制技术 CCT 48 控制系统数字仿真 CSS 22 信息获取与处理 SMP 32 6 5 1 电机原理 EMP 48 4 4 0 电力拖动原理 MDP 48 4 4 0 电力电子技术 PET 48 8 7 1 运动(电机)控制 MCT 48 8 5 3

目 录

1.

经典控制理论 CCT

CCT 1 控制系统的基本概念(核心)

CCT 2 控制系统的数学模型(核心) CCT 3 时域分析法(核心) CCT 4 根轨迹法(核心) CCT 5 频率响应法(核心)

CCT 6 系统校正的设计方法(核心) CCT 7 采样系统分析(选修) CCT 8 非线性控制系统分析(选修)

CCT 9 利用Matlab进行时域和频域分析(选修)

2.

线性系统理论 LST

LST1 线性系统的数学描述（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)

3.

最优控制原理 OPC （选修）

OCP1 最优控制的一般表示

OCP2 极小值原理

OCP3 时间与燃料最优控制 OCP4 二次型指标最优控制 OCP5 动态规划

4.

最优估计与滤波 EAF（选修）

OEF1 估计问题概述

OEF2 估计的一般方法 OEF3 离散卡尔曼滤波 OEF4 连续卡尔曼滤波 OEF5 非线性滤波

5.

系统辨识 SID（选修）

SID1 系统辨识问题

SID2 最小二乘理论 SID3 权函数辨识 SID4 线性模型参数辨识

SID5 系统辨识 发展及其它：神经网络辨识 、模糊辨识、辨识模型验证等

6.

计算机硬件技术 CHW

CHW 1 数字计算机组成基本概述（核心）

CHW 2 定点数/浮点数编码与运算（核心） CHW 3 存储器系统（核心） CHW 4 指令系统（核心） CHW 5 指令流水（核心）

CHW 6总线技术（核心） CHW 7 输入/输出系统（核心）

CHW 8 数字信号处理器（DSP）（选修） CHW 9 可编程逻辑器件（FPGA）（选修） CHW 10 嵌入式系统（选修）

7.

程序设计基础(软件) PGB

PGB 1 程序设计语言概论（核心）

PGB 2 程序设计导论（核心） PGB 3 面向对象程序设计（核心） PGB 4 数据结构与算法（核心） PGB 5 数据库基础与应用（选修）

8.

计算机网络与通讯 CNC （选修） CNC 1 网络的层次体系结构； CNC 2 数据通信基础——物理层 CNC 3 局域网的介质访问子层 CNC 4 数据链路层 CNC 5 网络层 CNC 6 传输层 CNC 7 应用层

9.

计算机控制技术 CCT

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） CCT9 可编程控制器(PLC)

10. 控制系统数字仿真 CSS

CSS1仿真软件—MATLAB（核心）

CSS 2 控制系统的数学模型及其转换（核心） CSS 3 采样控制系统的数字仿真（核心） CSS 4 动态仿真集成环境-SIMULINK（核心）

CSS 5 基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设计（核心）

11. 信息获取与处理 SMP

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）

12. 电机原理 EMP

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）

13. 电力拖动原理 MDP

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）

14. 电力电子技术 PET

PET0 绪论（核心）

PET1 电力电子器件（核心） PET2 整流电路（核心） PET3 直流斩波电路（核心） PET4 交流电力控制电路（核心） PET5 逆变电路（核心） PET6 PWM控制技术(核心) PET7 软开关技术（核心） PET8 组合变流电路（选修）

15. 运动(电机)控制技术 MCT

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)

16. 自动化仪表 AUI

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）

17. 过程控制 PCS

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)

知识领域描述 经典控制理论（CCT）

经典控制理论（CCT）（核心内容学时数：48） 内容简介 经典控制理论是线性系统理论、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、动态性能、稳态性能的时域分析；频率响应法和根轨迹法；系统串联校正的设计方法；以及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。 知识单元 CCT 1 控制系统的基本概念(核心) CCT 2 控制系统的数学模型(核心) CCT 3 时域分析法(核心) CCT 4 根轨迹法(核心) CCT 5 频率响应法(核心) CCT 6 系统校正的设计方法(核心) CCT 7 采样系统 (选修) CCT 8 非线性控制系统 (选修) CCT 9 利用Matlab进行时域和频域分析(选修) 知识单元描述 备注 参2 考 CCT1 课时 知● 自动控制系统的定义、构成； 识● 自动控制系统的基本控制方式：开环控制、闭环控点 制、复合控制； ● 自动控制系统的分类：恒值与随动系统、线性与非线性系统、定常与时变系统、连续与离散系统； ● 对控制系统的基本要求； ● 自动控制原理研究的内容。 学习 目1．掌握控制系统的组成和基本结构，熟悉各组成部分在控制系统中的作用； 2．掌握开环控制与闭环控制的基本特点； 3．通过用不同的方法对控制系统进行分类，了解各种类型的控制系统的特点； 4．明确本门课程的目的以及对控制系统的评价指标。 CCT2控制系统课时 知● 微分方程：机械系统、电路系统（有源、无源）、机 控制系统的基本概念 （核心） 标 参8 考 的数学模型（核心） 学习 目标 CCT3时域分析法（核心） 点 课时 知参点 识 电系统微分方程的建立； ● 传递函数：传递函数的定义、性质及典型环节的传递函数； ● 方块图：方块图的组成、建立及简化； ● 信号流图：信号流图的组成、建立及梅森增益公式； ● 闭环系统的传递函数：输入量及扰动量作用下的传递函数、误差传递函数。 1．掌握建立控制系统微分方程的方法； 2．掌握传递函数的定义、性质和求取方法； 3．掌握用方块图简化建立系统传递函数的方法； 4．掌握梅森增益公式及其应用。 12 考 ● 典型一阶系统动态性能：数学模型和单位阶跃响应； 识● 典型二阶系统的动态性能：典型二阶系统的数学模型、阶跃响应（欠阻尼和过阻尼）、二阶系统的动态性能指标、二阶系统性能的改善（包括比例——微分控制；速度反馈控制；两者的比较）； ● 高阶系统的时域分析：高阶系统的动态响应、闭环主导极点； ● 控制系统的稳定性分析：渐近稳定性定义（结合物理系统给出定义）、稳定的充分必要条件、代数稳定判据； ● 控制系统的稳态性能分析：误差的定义（包括两种不同的定义方法：从输入端和输出端定义）、稳态误差的定义、系统类型、稳态误差分析与静态误差系数、减小或消除稳态误差的措施（包括PI控制和复合控制）、动态误差系数； ● 利用Matlab进行时域分析(选修)； 学习 目标 1．掌握一阶和二阶系统的数学模型及单位阶跃响应的形式； 2．掌握二阶系统欠阻尼情况下的性能指标以及改善二阶系统性能的方法（包括比例微分控制、速度反馈控制）； 3．掌握高阶系统的闭环主导极点概念及高阶系统性能的分析方法； 4．掌握分析系统渐近稳定性的方法； 5．掌握分析系统稳态性能的方法及改善系统稳态性能的措施； 6．掌握利用Matlab对系统进行时域分析的方法； CCT4根参7 考 轨迹法（核心） 课时 知● 根轨迹方程：幅值条件和辐角条件； 识● 根轨迹作图的一般规则、典型的零、极点分布及其点 相应的根轨迹； ● 参量根轨迹； ● 系统性能分析：稳定性分析、增加零、极点对根轨迹的影响（包括PID控制的影响）、利用主导极点估计系统的性能指标； ● 利用Matlab绘制根轨迹图； 学习 目标 1．掌握用手工绘制简略的常规和参量根轨迹以及用Matlab绘制精确根轨迹的方法； 2．掌握利用根轨迹分析系统稳定性、瞬态性能和稳态性能的方法。 13 考 课时 知● 频率特性的定义； 识● 对数坐标图：对数坐标图的特点、典型环节的Bode点 图、绘制Bode图的一般步骤、非最小相位系统的Bode图； CCT5 频域分析法 （参核心） ● 极坐标图：典型环节的极坐标图、系统的极坐标图、非最小相位系统的极坐标图； ● 奈奎斯特稳定判据：辐角原理、奈奎斯特稳定判据、奈奎斯特稳定判据在开环系统含有积分环节时的应用、奈奎斯特判据在Bode图中的应用； ● 稳定裕量：幅值裕量及相位裕量； ● 闭环特性：等M和等N园； ● 利用Matlab进行频域分析。 学习 目标 1．掌握频率特性的基本概念； 2．掌握用手工绘制简略Bode图和极坐标以及用Matlab绘制精确的Bode图和极坐标图的方法； 3．掌握利用奈奎斯特稳定判据在Bode图和极坐标图分析系统稳定性的方法； 4．掌握稳定裕量的概念； 5．了解利用等M和等N园分析系统闭环性能的方法。 CCT6系统校正的设参6 考 课时 知● 校正装置：超前、滞后、滞后超前网络的特性； 识● 系统校正的根轨迹法：超前、滞后、滞后超前校正点 设计； 计方法（核学习 ● 系统校正的频率响应法：超前、滞后、滞后超前校正设计； ● PID控制器：控制法则及对系统性能的影响。 1．掌握超前、滞后、滞后超前网络的基本特性。 2．掌握利用根轨迹设计超前、滞后、滞后超前网络的方法。 3．掌握利用Bode图设计超前、滞后、滞后超前网络的方法。 4．掌握PID控制器对系统性能的影响。 心） 目标 CCT7离散控制系统分析(选修) 参(8) 考 课时 知● 信号采样和保持； 识● 采样系统数学模型：差分方程和脉冲传递函数； 点 ● 采样系统稳定性：s平面和z平面的映射关系、稳定性判据、劳斯稳定判据； ● 采样系统稳态误差及动态性能分析； ● 采样系统的校正：数字控制器的脉冲传递函数、最小拍系统设计。 学习 1． 了解信号采样和保持的基本原理。 2． 能建立采样系统的脉冲传递函数。 目标 3． 掌握采样系统稳定性、稳态误差及动态性能分析方法。 4． 掌握采样系统的最小拍系统设计方法。 CCT8非线性控制系统分析(选参(8) 考 课时 知● 非线性控制系统的特点及研究方法； 识● 常见的典型非线性特性； 点 ● 相平面法基础：相轨迹作图方法、由相平面图求时间解； ● 相平面法分析：具有分段线性系统和继电器型系统的分析、速度反馈对非线性控制系统性能的影响； ● 描述函数法：描述函数的建立、自激振荡的确定； 1． 了解非线性控制系统的特点、研究方法及常见的典修) 学习 目型非线性特性。 2． 能用相平面法分析系统性能。 标3 ． 掌握利用描述函数分析系统性能的方法。

线性系统理论（LST）

2. 线性系统理论（LST）（核心内容学时数：48） 内容简介 线性系统理论是现代控制理论的基础内容，为控制系统提供有效的数学描述、特性分析和系统设计的基本方法。自动化科学与技术的许多领域都要用到线性系统理论中的概念、理论和方法，包括状态空间、状态方程、稳定性、能控性、能观测性、最小实现、反馈控制及观测器等重要内容。 线性系统理论中的基本概念、方法和理论，广泛应用于现代控制理论的各个分支领域，是学习和研究现代控制理论的基础。 知识单元 LST1 线性系统的数学描述（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（选修） LST6 反馈控制（核心） LST7 状态观测器 (核心) 知识单元描述 备注 参6 LST1 课 考 时 知统 ● 线性系统的常用描述; 识● 状态、状态空间、状态空间描述; ● 物理系统状态空间描述的建立; ● 状态空间描述与其它描述的关系; ● 系统的等价变换及其应用. 学习 目1． 了解系统的常用描述：外部描述—传递函数、脉冲响 应函数与内部描述—状态空间描述; 2. 掌握状态、状态空间的概念和物理系统的状态方程和 输出方程的建立方法； 3. 掌握状态空间描述与其它描述的关系； 4. 掌握状态转移矩阵的定义、性质及算法和状态方程的 解; 5. 掌握等价变换的定义、算法、性质和应用(化特征值标准型)。 系数点 学 描述 （核 心） 标 LST2 参6 考 系统的运动分析（核课时 知连续时间系统状态方程的解 识连续时间系统状态转移矩阵 点 离散时间系统的状态方程 连续系统的离散化 离散时间系统状态方程的解 学习 1. 掌握状态方程解的表达式及其意义; 2. 掌握状态转移矩阵的定义、物理意义、性质及算法; 3. 知道连续系统离散化的方法、精确算式及系统保持能控/能观性的 条件; 4. 知道连续系统离散化的近似算式; 5. 掌握离散时间系统状态方程的求解。 心） 目标 LST3 稳定性（核心） 参8 考 课时 知系统的BIBO(有界输入-有界输出)稳定性; 识渐近稳定性 ; 点 李亚普诺夫(isL意义下的)稳定性; 稳定分析的李亚普诺夫方法(李亚普诺夫函数法); 李亚普诺夫函数的规则化构造方法：克拉索夫斯基法、变量梯度法。(选修) 学习 目标 1.了解系统的平衡状态的定义、计算及稳定性的概念; 2学习掌握BIBO稳定性的定义及判据; 3.掌握渐近稳定性的定义及判据:特征值判据、李亚普诺夫方程判据、 李亚普诺夫函数判别法; 4.掌握李亚普诺夫稳定性的定义及判据：特征值判据、李亚普诺夫 函数判别法; 5.了解李亚普诺夫函数的规则化构造方法。 LST4 能控性与能观测性（学习 点 课时 知● 能控性与能观测性的定义; 识● 能控性与能观测性的判据; ● 单变量系统的标准型; ● 系统的结构分解; ● 对偶原理。 1. 能阐述能控性和能观测性的物理概念和定义； 2. 掌握能控性的判据：能控性矩阵秩判据、PBH判据、 参8 考 核目约当型判据。 3. 掌握能观测性的判据：能观性矩阵秩判据、PBH判据、约当型判据。 4. 掌握单变量系统的标准型及变换方法。 5. 掌握系统的结构分解: 能控性分解和能观性分解及了解能控性/能观性分解的结果; 6. 掌握对偶原理: 对偶系统、对偶关系及对偶原理的应用—能观性判别、化能观标准型及能观性分解中的应用。以后章节还有更多的应用。 心） 标 LST5 最小实现 参（5） 考 课时 知● 实现与最小实现 识● 传递函数最小实现的性质 ● 标量传递函数的最小实现 ● 向量传递函数的最小实现 ● 传递函数矩阵的实现和最小实现 学习 目标 1.了解实现与最小实现； 2.掌握传递函数最小实现的基本性质； 3.掌握标量传递函数的最小实现； 4.掌握向量传递函数的最小实现； (选点 修) 5.了解传递函数矩阵的实现和最小实现。 LST6 反馈控制（核心） 点 课时 知● 状态反馈与输出反馈; 识● 反馈对能控性和能观测性的影响; ● 状态反馈极点配置; ● 系统的能镇定问题; ● 输出反馈极点配置问题(选修); ● 解耦控制 (选修)。 学习 目标 1. 了解两种反馈(状态反馈与输出反馈)的形式及作用； 2. 了解两种反馈对能控性和能观测性的影响; 3. 掌握状态反馈极点配置的原理、条件及算法：利用能控标准型的算法及基于Sylvester矩阵方程的算法； 4. 掌握系统的能镇定的定义、条件及方法； 5. 了解输出反馈极点配置的原理及条件； 6. 参12 考 了解解耦控制的原理、条件及算法。 LST参8 7 状态观测器 (核心) 学习 目标 点 课时 知考 ● 渐近状态观测器(称状态观测器) 识● 全阶(维) 状态观测器 ● 降阶(维) 状态观测器 ● 分离性原理 ● 状态观测器特征值选择的经验公式 1. 掌握渐近观测器的工作原理、存在条件—主要是征值能任意配置的条件。 2. 掌握全阶(维) 状态观测器的设计算法：化能观标准型的算法、基于Sylvester 矩阵方程的算法和利用对偶原理的设计方法。 3. 掌握降阶(维) 状态观测器的设计算法：主要是基于Sylvester 矩阵方程的算法。 4. 了解带观测器的反馈系统的性质，掌握系统设计的分离性原理。 5. 了解状态观测器特征值选择的经验数据。

最优控制原理（OCP）

最优控制（OCP）（参考学时数：16） 选修 内容简介 最优控制是控制科学的主要内容，可以为控制系统提高有效地描述处理对象的模型及其控制。所以，控制科学与技术有关的许多领域都要用到最优控制中的概念。最优控制包括极小值原理、时间与燃料最优控制、二次型指标最优控制和动态规划等重要内容。 最优控制分析与设计中含有大量最优控制的内容。例如： 在姿态控制，最优推力方向的研究与学习中要有理解形式证明的能力。极小值原理中的理论被用于自动控制、过程系统和随机系统等领域。 随着控制科学与技术的日益成熟，越来越完善的分析技术被用于实践，为了理解将来的控制科学技术，学生需要对最优控制有深入的理解。 知识单元 OCP1 最优控制的一般表示 OCP2 极小值原理 OCP3 时间与燃料最优控制 OCP4 二次型指标最优控制 OCP5 动态规划 知识单元描述 备注 参(3) 考 OCP1最优课控制时 的一知般表识● 提法（模型，初始状态，性能指标，目标集，容许示 点 控制） ● 方法（变分，规划） 学习 目标 OCP2极小值原课理 时 知● 变分法 识● 伴随方程 点 ● 状态方程 ● 控制方程 ● 控制约束 ● 极小值原理 ● 举例（姿态控制，最优推理方向） 1. 举例解释最优控制的基本概念； 2. 说明与模型、指标和控制的关系； 3. 说明最优控制的原理。 参(4) 考 学习 目标 OCP3时间与燃课料最时 优控知制 1. 使用变分法到一般泛函的结果； 2. 说明变分到一般无约束控制的规范方程； 3. 用举例证明解决最优控制问题； 4. 说明具有控制约束的极小值原理。 (3) 考 参 ● 最短时间、最省燃料和时间与燃料综合指标的概念 识● Bang-Bang控制推导 点 ● 奇异最优控制的概念 ● 非奇异控制的条件 ● Bang-Coast-Bang最优控制 ● 控制切换次数定理 学习 目标 1. 以实例概述最短时间、最省燃料和时间与燃料综合指标； 2. 论述对给定的问题Bang-Bang控制推导； 3. 奇异最优控制的概念与非奇异控制的条件； 4.给出相应的控制切换次数定理与应用实例。 OCP4二次参(3) 考 型指课标最时 优控知制 点 ● 二次性能指标 识● 线性状态调节器 ● 线性输出调节器 ● 线性伺服系统 ● 鲁棒调节器的概念 学习 目标 1.解释二次性能指标的意义，包括有限时间和无限时间指标； 2. 叙述线性状态调节器原理； 3. 给出线性输出调节器的解法； 4. 分析建立线性伺服系统方程和鲁棒调节器的概念。 OCP5动态规划 参(3) 考 课时 知● 多级决策 识● 路线图 点 ● 最优性原理 ● 二次型规划 学1. 用实例解释多级决策情况； 习 目标 OCP6状态空间 2. 用实例说明和路线图的问题； 3. 控制问题最优性原理； 4. 离散系统二次型动态规划。 由基础课“现代控制理论”完成 考 参课时 知● 微分方程 识● 状态方程、状态转移矩阵、标准型 点 ● 能控和能观条件 ● 标准型变换 学习 目标 1. 动态系统的物理建模； 2. 状态方程与状态转移矩阵的概念与建立； 3. 完全能控性与完全能观性概念和判别条件； 4. 采用线性代数方法进行标准型变换。 （这部分内容由基础课“现代控制理论”完成，为使学习具有针对性，此处仍列出其知识点和学习目标）

最优估计与卡尔曼滤波（OEF）

最优估计与卡尔曼滤波（OEF）（参考学时数：16） 选修 内容简介 熟练掌握最优估计与卡尔曼滤波是学习控制科学与技术应用内容的需要，教学大纲应要求学生掌握如何使用最优估计与卡尔曼滤波。建议学生至少应熟练掌握离散卡尔曼滤波范例。 最优估计与卡尔曼滤波的知识由估计的一般方法基本概念和卡尔曼滤波组成，这些概念和技术对于噪声系统卡尔曼滤波实践是重要的。这一领域包括的估计问题概述、估计的一般方法和卡尔曼滤波算法等，这些内容很好地覆盖了控制科学与技术专业的本科生必须了解和掌握整个滤波的知识范围。其他知识领域如随机最优控制也用到与卡尔曼滤波相关的知识单元，这些知识单元也是控制科学与技术专业的重要内容。 备注 知识单元 OEF1 估计问题概述 OEF2 估计的一般方法 OEF3 离散卡尔曼滤波 OEF4 连续卡尔曼滤波 OEF5 非线性滤波 知识单元描述 参(2) OEF1估计课问题概述 考 时 知● 随机变量 识● 随机噪声 点 ● 随机模型 ● 最小方差估计概念 ● 极大似然估计概念 学习 目标 1. 分析解释随机变量概念； 2. 随机噪声概念； 3. 举例说明不同的随机估计问题模型； 4. 说明最小方差估计概念； 5. 说明极大似然估计概念； OEF2估计参(4) 考 的一课般方时 法 知● 最小方差估计策略 识● 极大似然估计算法 点 ● 线性最小方差估计策略 ● 线性最小方差估计特性 学习 目标 OEF3离散卡尔课曼滤时 波 1. 了解最小方差估计策略的重要性； 2. 了解极大似然估计算法特性； 3. 给出简单问题线性最小方差估计算法； 4. 给出线性最小方差估计特性； (4) 考 参 知● 滤波器模型 识● 卡尔曼滤波方程 点 ● 滤波增益 ● 方差递推计算 ● 卡尔曼滤波性质 学习 目标 1. 了解基本滤波器模型的表示和用法； 2. 了解卡尔曼滤波方程； 3. 掌握滤波增益应用； 4. 掌握方差递推计算的方法； 5. 了解卡尔曼滤波性质； 6. 卡尔曼滤波程序框图； 7. 了解卡尔曼滤波应用实例； OEF4参(3) 连续卡尔课曼滤时 波 点 知考 ● 连续系统模型的概念 识● 等效的离散系统 ● 连续卡尔曼滤波算法 ● 白噪声和有色噪声 ● 连续卡尔曼滤波特点 学习 目标 1. 解释连续系统模型的概念和应用实例； 2. 识别等效的离散系统问题的情况； 3. 以类似离散系统问题为例，建立连续卡尔曼滤波算法； 4. 解释连续卡尔曼滤波特点； 5. 解释白噪声和有色噪声的卡尔曼滤波； OEF5非线参(3) 考 性滤课波 时 知● 非线性估计问题 识● 连续线性化卡尔曼滤波 点 ● 离散线性化卡尔曼滤波 ● 推广卡尔曼滤波 学习 目标 OEF6状态空间 1. 解释非线性估计问题； 2. 设计连续线性化卡尔曼滤波和离散线性化卡尔曼滤波； 3. 推导推广卡尔曼滤波。 由基础课“现代控制理论”完成 考 参 课时 知● 微分方程 识● 状态方程、状态转移矩阵、标准型 点 ● 能控和能观条件 ● 标准型变换 学习 目标 1. 动态系统的物理建模； 2. 状态方程与状态转移矩阵的概念与建立； 3. 完全能控性与完全能观性概念和判别条件； 4. 采用线性代数方法进行标准型变换。 （这部分内容由基础课“现代控制理论”完成，为使学习具有针对性，此处仍列出其知识点和学习目标）

系统辨识 （SID）

系统辨识（SID）（参考学时数：16） 选修 内容简介 系统辨识是控制科学的主要内容，可以为控制系统处理对象的模型的建立提供方法。所以，控制科学与技术有关的许多领域都要用到系统辨识。系统辨识包括最小二乘理论、权函数辨识、线性模型参数辨识和广义最小二乘辨识等重要内容。 系统辨识分析与设计中含有大量最小二乘辨识的内容。例如：最优输入信号，伪随机二位序列、在线最小二乘算法研究与学习中要有理解形式证明的能力。系统辨识原理中的理论被用于自动控制、过程系统和自适应系统等领域。 随着控制科学与技术的日益成熟，越来越完善的系统辨识分析技术被用于实践，为了理解将来的控制科学技术，学生需要对最优控制有深入的理解。 备注 知识单元 SID1 系统辨识问题 SID2 最小二乘理论 SID3 权函数辨识 SID4 线性模型参数辨识 SID5 广义最小二乘辨识 SID6 系统辨识发展及其它：神经网络辨识 、模糊辨识、辨识模型验证等 知识单元描述 参(3) 考 SID1系统课辨识时 问题 知● 系统辨识问题 识● 系统辨识分类 点 ● 参数估计方法 ● 线性差分方程 ● 脉冲响应与阶跃响应 ● 状态方程 学习 目标 1. 解释系统辨识问题； 2. 用相应的方法对系统辨识进行分类； 3. 对线型差分方程确定参数估计方法； 4. 讨论脉冲和阶跃响应方程； 5. 复习随机状态方程。 SID2最小参(3) 考 二乘课理论 时 知● 最小二乘理论 识● 最小二乘估计的统计特征 点 ● 序列最小二乘估计 ● 多变量系统 ● 实时最小二乘辨识 学习 目标 1. 描述最小二乘理论； 2. 对模型说明最小二乘解； 3. 描述参数估计算法的统计特征； 4. 建立在线最小二乘算法； 5. 描述多变量系统辨识方法； 6. 实时最小二乘辨识。 SID3脉冲参(3) 考 函数课辨识 时 知● 最小二乘估计 识● 最优输入信号 点 ● 伪随机二位序列 ● 建立在线最小二乘算法 ● 多变量系统辨识 学习 目标 1. 实现最小二乘估计算法； 2. 对一个应用问题设计一个最优输入信号； 3. 在线最小二乘算法实现； 4. 讨论伪随机二位序列； 5. 讨论多变量系统辨识； SID4线性参(4) 考 模型课参数时 辨识 点 知● 基本辨识问题 识● 最小二乘解 ● 参数估计 ● 在线最小二乘法 ● 多变量系统 ● 系统阶次 ● 实时辨识 学习 目标 1. 描述基本辨识问题； 2. 对模型说明最小二乘解； 3. 描述参数估计算法的特性； 4. 实现解决一个合适问题的分治算法； 5. 建立在线最小二乘算法； 6. 描述多变量系统辨识方法； 7. 系统阶次确定； 8. 实时辨识。 SID5广义最小课二乘时 辨识 参(3) 考 知噪声系统模型 识残差和有偏估计 点 广义最小二乘问题 广义最小二乘公式 学习 目标 1. 讨论噪声系统模型概念； 2. 解释残差和有偏估计； 3. 广义最小二乘问题提出； 4. 导出广义最小二乘公式； 5. 举例广义最小二乘法。

计算机硬件技术（CHW）

计算机硬件技术（CHW）（核心学时数：48） 内容简介 计算机硬件技术是学习计算机控制系统专业知识的基础，主要内容包括数字计算机组成基本概述、定点数/浮点数编码与运算、存储器系统、指令系统、指令流水、总线技术、输入/输出系统及DSP,FPGA,ARM等。 备注 知识单元 CHW 1 数字计算机组成基本概述（核心） CHW 2 定点数/浮点数编码与运算（核心） CHW 3 存储器系统（核心） CHW 4 指令系统（核心） CHW 5 指令流水（核心） CHW 6总线技术（核心） CHW 7 输入/输出系统（核心） CHW 8 数字信号处理器（DSP）（选修） CHW 9 可编程逻辑器件（FPGA）（选修） CHW 10 嵌入式系统（ARM）（选修） 知识单元描述 CHW 1 参考 6 数字计课时 算机组知识 成基本点 概述 （核 心） ● RISC/CISC; ● 计算机软件/硬件/虚拟机； ● 冯诺依曼型计算机的五大基本组成部分； ● 计算机各部件的主要功能和相关概念：算逻单元(ALU)、存储器、字节、字、地址、指令、程序、CPU、主机、总线； ● 计算机系统性能评价的概念：内特性、外特性、响应时间、吞吐率、峰值性能、持续性能、MIPS、MFLOPS； ● 时钟周期、指令周期和总线周期； ● 存储器读/写时序、输入/输出时序和中断操作时序； 学习 目标 1.了解RISC/CISC的差异; 2.了解计算机软件/硬件/虚拟机； 3.了解冯诺依曼型计算机的五大基本组成部分； 4.了解计算机各部件的主要功能和相关概念； 5.了解有关计算机系统性能评价的概念； 6.了解时钟周期、指令周期和总线周期； 7.掌握时序分析的基本方法，能读懂时序图； CHW 2 参考 6 定点数/课时 浮点数知识 编码与点 运算（核心） ● 原码/反码/补码； ● 数据的大数端和小数端表示方式； ● 数据对齐存储； ● 定点数的编码、存储与运算； ● 浮点数的编码、存储与运算； ● IEEE754； 学习 目标 1.掌握原码/反码/补码； 2.了解数据的大数端和小数端表示方式； 3.了解数据对齐存储； 4.掌握定点数的编码、存储与运算； 5.掌握浮点数的编码、存储与运算； 6.了解IEEE754； CHW 3 参考 6 存储器课时 系统（核知识 心） 点 ● 存储器件类型及其工作原理； ● 存储器的延迟、工作周期、带宽提高和交叉存储技术； ● 层次化存储系统； ● 存储器的构成； ● 高速缓冲存储器（cache）； ● 虚拟存储器； 学习 目标 1.了解静态存储器和动态存储器的存储原理和特征； 2.了解各种只读存储器的概念和特征； 3.了解层次化存储器在减少实际访存延迟上的应用； 4.掌握存储器位扩展和字扩展的构成方法； 5.掌握cache的功能、原理和基本概念； 6.掌握cache中的各种地址映像方式，掌握各种替换策略和更新 策略； 7.掌握虚拟存储器的功能、原理和基本概念； 8.了解三种虚拟存储器的特征； CHW 4 参考 12 指令系课时 统（核知识 心） 点 ● 指令格式的概念、分类和特征； ● 操作码的编码方法； ● MIPS指令与助记符； ● 指令的执行过程； ● 指令控制器与中断，有关概念：硬连线逻辑、微程序、微指令、微地址、控制存储器、多级中 断、多重中断、中断屏蔽、中断向量、软件中断、微操作； 学习 目标 1.掌握指令格式的概念、分类和特征； 2.掌握操作码的编码方法； 3.熟悉常见指令的助记符，掌握MIPS指令的含义； 4.了解CPU的结构，了解运算指令、访存指令和转移指令的执行 过程； 5.了解三种指令控制器的设计原理和特征； 6.掌握中断和异常的概念、中断的过程及其分类、作用； CHW 5 参考 4 指令流课时 水（核知识 心） 点 ● 指令流水概念； ● 相关性概念； ● 指令流水线时空图与分析； ● 静态/动态指令调度的基本概念和分类； ● 分支预测的有关概念、分类和原理； ● 多重指令启动的基本概念和分类； 学习 1.了解指令流水的基本概念，了解相关性的概念； 目标 2.掌握指令流水线时空图的绘制方法，掌握指令流水线的基本分 析方法； 3.了解静态/动态指令调度的基本概念和分类； 4.了解分支预测的有关概念、分类和原理； 5.了解多重指令启动的基本概念和分类； CHW 6 参考 8 总线技课时 术（核知识 心） 点 ● 总线的各种传输方式、同步方式、裁决方式及其特点； ● 系统总线的操作过程； ● 总线接口的概念和功能； ● 总线波特率、比特率、传输带宽的计算方法； ● 有关概念：握手信号、链式查询、计数器定时查询、独立请求、猝发方式、全互锁、四边沿协议、半同步方式； 学习 目标 1.了解总线的各种传输方式、同步方式、裁决方式及其特点； 2.了解系统总线的操作过程； 3.了解总线接口的概念和功能； 4.掌握总线波特率、比特率、传输带宽的计算方法； CHW 7 参考 6 输入/输课时 出系统知识 (核心) 点 ● 外围设备的两种寻址方法； ● 两种程序控制输入输出方法的原理和特点； ● DMA控制方式的原理和特点； 学习 目标 1.了解外围设备的两种寻址方法； 2.掌握两种程序控制输入输出方法的原理和特点； 3.掌握DMA控制方式的原理和特点；

程序设计基础(软件)（PGB）

．程序设计基础（PGB）（核心学时数：48） 内容简介 程序设计语言是程序员与计算机之间“对话”的媒介。一个程序员不仅需要掌握至少一门语言，更应该了解各种程序设计语言的特点。对于工科非计算机类专业而言需要较宽泛地了解或掌握基本程序设计方法、面向对象程序设计思想、基本的数据结构知识、数据处理和基本实现算法，也需要了解一些与操作系统、编译原理、网络、软件工程等方面相关的基本概念和框架。 本课程主要目的是使工科非计算机类专业学生能在需要时具备程序编制与调试的基本能力，并且能否知道需要从何处入手扩展知识来解决具体应用问题。 知识单元 PGB 1 程序设计语言概论（核心） PGB 2 程序设计导论（核心） PGB 3 面向对象程序设计（核心） PGB 4 数据结构与算法（核心） PGB 5 数据库基础与应用（选修） 知识单元描述 备注 参4 考 PGB1 程序设计语言概论 （核 课时 知● 程序设计语言的历史 识● 程序设计语言范型概述 点 ——过程式语言 ——面向对象语言 ——函数语言 ——说明性及非算法式语言 ——脚本式语言 ● 程序设计语言的基本语法和语义 学1. 概述几种程序设计语言，说明它们对语言发展史的重要影响； 2. 了解几种不同语言范型的特点。 心） 习 目标 PGB 参2 程序设计基本点 课时 知14 考 ● 变量、类型、表达式和语句 识● 顺序、条件和循环控制结构 ● 函数定义、函数调用和参数传递 ● 输入和输出基础 结构学（习 核目心） 标 ● 结构化程序设计方法 1.分析解释由基本程序结构组成的简单程序（含基本计算、简单输入输出、条件与重复结构和函数）； 2.修改和扩充简单程序； 3.掌握结构化程序设计方法，按给定的程序设计任务，逐步求精，进行系统的设计、编码、测试、查错和实施； PGB 参3面向对象程序设计（学核习 心） 目标 点 课时 知14 考 ● 面向对象设计 识● 封装与信息隐藏 ● 行为与实现的分离 ● 类和子类与类层次 ● 继承与多态性 1. 理解面向对象程序设计思想和封装、抽象、继承和多态性的特点； 2. 用一种面向对象（C/C++或java）的程序设计语言进行简单程序的设计、实现、测试和调试； 3. 简单理解类机制是如何支持封装和信息隐藏的； 4. 能够使用类层次、继承和重载进行用户类库设计、实现、测试和调试。 PGB 参4 16 考 课时 数据知结识● 树与二叉树 构点 与● 查找与排序 算法（核学习 目 ● 队列、链表与堆栈 ● 图的表示与遍历 1. 基本队列/循环队列、单向链表/双向链表、堆栈与递归； 2. 树/二叉树建立、存储与遍历； 3. 用基本的图算法解决问题，包括深度优先遍历和广度优先遍历，单源最短路径，最小生成树； 4. 基本查找与排序算法概述与比较。 心） 标 PGB 参5 数课(32) 考 据库基础与应用时 知● 关系模型和关系代数 识● 关系数据库标准语言SQL 点 ● 关系数据库理论 ● 数据库设计 ● 数据库管理 学（习 选目修） 标 1. 关系的定义、操作及完整性，关系代数的运算，运用关系代数进行数据查询； 2. SQL的数据定义、数据操纵和数据控制，视图、索引的定义和运用；嵌入式SQL语言的数据互连（可选）； 3. 函数依赖和多值依赖，规范化和范式；Armstrong公理和模式分解（可选）； 4. E-R模型设计、E-R模型向关系模式转换，物理设计和实施； 5. 数据库的完整性、安全性、并发性控制和恢复技术。

计算机网络与通讯 (CNC)

计算机网络与通讯 (CNC) （核心内容学时数：48） 内容简介 计算机网络是计算机技术和通信技术密切结合的产物，正成为在自动控制技术中得到广泛应用的一门专业知识。本门知识以OSI参考模型为线索，分层次讨论物理层、介质访问子层、数据链路层、网络层、传输层的功能和协议。为学生在自动化技术中应用网络打下基础。 知识单元 CNC 1 网络的层次体系结构；（核心） CNC 2 数据通信基础——物理层（核心） CNC 3 局域网的介质访问子层（核心） CNC 4 数据链路层（核心） CNC 5 网络层(核心) CNC 6 传输层(核心) CNC 7 应用层(选修) 知识单元描述 备注 CNC1 参网络的层次体系结构（核 心） 点 学习 目标 CNC2 参数据通信课基础时 ——知物理层（核心） 学习 点 知课4 考 时 ● 网络硬件 识● 网络软件 ● OSI参考模型 1. 掌握网络的分类 2．掌握网络的层次体系结构 3．了解OSI参考模型 6 考 ● 数据通信的理论分析 识● 传输介质 ● 模拟传输 ● 数字传输 ● 多路复用技术 1. 知道对信号的傅立叶分析方法; 2. 掌握信道的带宽和数据传输率 目标 3. 知道双绞线、同轴电缆和光纤等传输介质。 4. 掌握调制解调器的调制技术; 5. 掌握脉冲编码调制技术 6。掌握曼彻斯特编码技术。 7。知道时分、频分、波分等多路复用技术 CNC3 参局域网的课介质时 访问知子层（核点 心） 学习 目标 10 考 ● 多路访问协议； 识● 总线协议; ● 无线LAN; 1.了解ALOHA协议，了解ALOHA系统中的帧流量与吞吐量的关系; 2.掌握CSMA/CD协议; 3.掌握二进制指数后退算法; 4.掌握以太网MAC子层协议; 5.了解交换式以太网; 6.了解无线LAN中的隐藏站和暴露站问题； 7.掌握MACA协议 8.了解子层协议 CNC4 参数据链路层（核心） 10 考 课时 知● 数据链路层设计要点; 识● 错误检测; 点 ● 滑动窗口协议; ● 数据链路层协议; ● 数据链路层交换。 学习 目标 1.知道数据链路层要完成的功能； 2.掌握错误检测的方法以及漏检概率的大小。 3.掌握回退n帧协议和选择性重传协议。 4.了解LAN的LLC子层控制。 5.了解Internet中的数据链路层。; 6.掌握LAN的网桥技术。 7.了解中继器、集线器、交换机、路由器和网关。 CNC5 参网络层(核心) 10 考 课时 知● 网络层设计要点 识● 路由算法 点 ● 拥塞控制算法 ● 网络互联 ● Internet上的网络层 学习 目标 1.掌握虚电路子网和数据报子网； 2.掌握静态和动态路由算法； 3.掌握通信子网中的拥塞控制算法； 4.了解网络互联的方法； 5.掌握IP协议和IP地址。 6.了解Internet的控制协议 (选修)。 CNC6 参传输层(核心) 8 考 课时 知● 传输协议的要素; 识● Internet传输协议——UDP; 点 ● Internet传输协议——TCP; ● 计算机网络中的性能问题 (选修)。 学习 目标 1. 掌握传输层中连接的建立和释放过程； 2. 了解传输层中流控制和缓冲区的管理; 3. 了解传输层中多路复用；(选修) 4. 了解传输层中崩溃恢复；(选修) 5. 掌握无连接的传输协议UDP； 6. 掌握实时传输协议RTP； 7. 掌握传输控制协议TCP； 8. 掌握TCP的头； 9. 掌握TCP连接的建立和释放； 10. 了解TCP的传输策略、拥塞控制、定时器管理。 11. 计算机网络中的性能问题 (选修)。 CNC7 参应用层课（8） 考 （选时 修） 知● DNS域名系统(选修) 识● 电子邮件(选修) 点 ● 万维网(选修) 学习 目标

名字空间、资源记录、名字服务器。 2.电子邮件的结构、格式、SMTP协议。 页面的资源定位URL、Web文档、超文本传输协议HTTP。

计算机控制技术（CCT）

计算机控制技术（CCT）（核心内容学时数：48） 内容简介 计算机控制系统是以计算机为控制器的数字控制系统，与传统的模拟控制系统相比具有高精度、高可靠性和控制律调节灵活等优点，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。 计算机控制系统的原理、组成、工作过程、系统硬件部分的信号通道和数据采集及处理是进行计算机控制系统的设计的基础；学生需要对计算机控制系统的原理有深入的理解。 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） CCT9 可编程控制器(PLC) （选修） 知识单元描述 备注 CCT1 参 4 考 计算课机控制系知统概述 （核 心） 学习 目标 点 时 ● 系统基本组成、结构及工作过程； 识● 与模拟控制系统的性能比较； ● 分类； ● 连续域—离散化的设计方法(间接设计法)； ● 离散域设计法(直接设计法)。 1. 掌握计算机控制系统的基本组成、结构及工作过程； 2. 明确计算机控制系统与模拟控制系统的根本差别； 3. 了解计算机控制系统的发展过程及发展趋势； 4. 明确计算机控制系统数字控制器的两种设计思路。 CCT2 参 6 考 通道课与接时 口技知术（核点 心） ● 通道的作用； 识● 通道的分类； ● 通道的组成与结构； ● A/D转换原理及转换器件； ● 模拟信号的离散、A/D变换及A/D变换器的选择； ● 模拟量输入输出通道的组成与结构； ● D/A变换原理及转换器件； ● 模拟信号的重构、D/A变换及D/A变换器的选择； ● 数字量输入、输出通道； ● 通道的抗干扰性。 学习 目标 1. 掌握通道在计算机控制系统中的地位和作用； 2. 掌握模拟量输入、输出通道的组成、结构及各组成单元的作用； 3. 明确模拟信号离散的实质，及其与A/D变换器件性能的相互关系； 4. 明确模拟信号重构的实质，及其与A/D变换器件性能的相互关系； 5. 了解干扰的来源、传播途径及通道抑制干扰的方法； 6. 掌握数字滤波的基本概念和基本的滤波算法。 CCT3 参 6 考 数据课采集时 与处知理● 数据采集系统的基本功能； 识● 设计数据采集系统主要涉及到的一些主要问题； （核点 心） ● 数据采集系统的一般结构； ● 数据采集的三种工作方式； ● 数据的有效性检查； ● 数据的数字滤波； ● 数据的非线性处理； ● 越限报警。 学习 目标 1. 了解数据采集系统的基本功能； 2. 了解设计数据采集系统主要涉及到的一些主要问题； 3. 掌握数据采集系统的一般结构； 4. 掌握数据采集的三种工作方式； 5. 掌握数据的有效性检查、数字滤波和非线性处理； CCT4 参 12 考 线性课离散时 系统知的数学描点 述与分析● 用差分方程来描述线性离散控制系统； 识● 差分方程的求解方法； ● 用Z变换法解差分方程； ● 计算机控制系统及相关环节的脉冲传递函数； ● 线性系统稳定的充要条件； （核心） ● 稳定性判据； ● Z平面上极点的分布与单位脉冲响应的关系； ● 稳态误差分析； ● 误差级数及动态误差系数。 学习 目标 1. 建立线性离散系统差分方程的概念； 2. 了解差分方程的建立方法，掌握差分方程的解法； 3. 明确Z变换的定义、性质及正反变换的方法，重点掌握脉冲传递函数的基本概念； 4. 掌握线性离散系统稳定性的分析方法，稳定充要条件及劳斯稳定判据； 5. 认清Z平面上极点的位置（模、幅角）与单位脉冲响应的关系，掌握系统稳态误差的分析方法； 6. 初步了解实验装置的基本组成和基本操作。 CCT5 参 8 考 数字课控制时 器的知间接设计点 （核心） ● 连续、离散PID控制算法； 识● 位置式及增量式PID控制算法及其算法特点； ● 积分饱和现象及相应的PID控制算法； ● 微分饱和现象及相应的PID控制算法； ● 其它抑制微分饱和作用的PID控制算法； ● 其它PID控制算法； ● PID控制器的参数整定方法。 学习 目标 1. 掌握PID控制算法及算法的离散化处理过程； 2. 掌握PID控制算法的两种形式； 3. 了解积分、微分饱和现象产生的原因、对系统性能的影响及克服的方法； 4. 一般性了解其他PID控制算法； 5. 了解PID控制算法参数整定的基本概念和理论实验方法； 6. 解实验经验法确定PID控制器参数的基本特点。 CCT6 参 12 考 数字课控制时 器的知直接设计点 （核心） ● 系统设计的基本性能要求； 识● 最少拍无差系统的理想闭环脉冲传递函数Ф0(z)； ● 最少拍无差系统数字控制器Ｄ(z)的物理可实现性分析； ● 最少拍无差系统的稳定性分析； ● 最少拍无差系统的改进。 学习 1. 掌握最少拍无差的概念，明确数字控制器直接设计中对系统性能提出的要求； 目标 2. 进一步掌握PID控制算法； 3. 掌握理想闭环脉冲传递函数Ф0(z)的基本概念； 4. 掌握G(z)对最少拍无差系统的数字控制器Ｄ(z)的物理可实现性、稳定性的影响、及相应Ｄ(z)的设计方法； 5. 掌握最少拍无纹波系统提出的背景及设计方法； 6. 了解最小均方误差系统算法、非最少的有限拍控制算法、大林算法提出的背景及适用的对象； 7. 进一步掌握数字控制器的直接设计方法。 CCTS7 参（2） 考 课计算时 机控知制系统的点 可靠性（选学修） 习 目标 ● 系统设计方案设计时可靠性原则； 识● 抗干扰技术； ● 软件可靠性技术； ● 冗余技术； ● 故障自诊断技术。 1. 了解系统设计方案设计时可靠性原则； 2. 明确干扰的基本概念，掌握抗干扰技术； 3. 了解软件可靠性技术； 4. 了解冗余技术和故障自诊断技术。 CCT8 参 （2） 考 计算课机控时 制系知统的工程点 实现学（选习 修） 目标

● D(Z)的程序实现方法及计算效率分析； 识● D(Z)实现中的误差分析； ● 系数设定误差对控制器性能的影响。 1. 掌握D(Z)的三种程序实现方法； 2. 了解计算效率分析的方法，明确D(Z)实现中，误差的来源及对系统性能的不同影响。 控制系统数字仿真（CSS）

控制系统数字仿真（CSS）（核心内容学时数：26） 内容简介 控制系统数字仿真是利用数字计算机进行各种控制系统分析、设计、研究的有力工具，是控制系统工程技术人员必须掌握的一门技术。本课程论述系统仿真的基本概念、基本原理及方法；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和连续系统的仿真方法、控制系统的计算机辅助分析与设计；最后介绍了基于图形界面的MATLAB工具箱的线性控制系统设计方法。 知识单元 CSS1仿真软件—MATLAB（核心） CSS 2 控制系统的数学模型及其转换（核心） CSS3 采样控制系统的数字仿真（核心） CSS 4动态仿真集成环境-SIMULINK（核心） CSS 5 基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设计（核心） 知识单元描述 备注 参考 6 课时 CSS1 仿真软知识 ● MATLAB简介 件—点 ● MATLAB的基本操作 ● MATLAB的矩阵运算 ● MATLAB的向量运算 ● MATLAB的控制语句 ● MATLAB的绘图功能 学习 掌握MATLAB语言的基本使用方法，以及控制系统目标 工具箱的应用。 CSS2 参考 6 控制系课时 统的数知识 ● 系统仿真的基本概念、基本原理及方法 学模型点 及其转换 ● 控制系统的数学模型的基本描述方法 ● 系统数学模型间的相互转换 ● 系统模型的连接 学习 1．系统仿真的基本概念、基本原理及方法； 目标 2. 掌握利用MATLAB对控制系统数学模型的基本描述方法; 3. 掌握利用MATLAB实现系统数学模型间的相互转换; 4. 掌握利用MATLAB实现系统模型的连接。 CSS3 参考 3 采样控课时 MATLAB 制系统知识 ● 采样控制系统 的数字点 仿真 ● 模拟调节器的数字化仿真方法 ● 采样控制系统的数字仿真程序 ● 关于纯滞后环节的数字仿真 学习 1. 了解采样控制系统； 目标 2. 掌握模拟调节器的数字化仿真方法； 3. 掌握采样控制系统的数字仿真方法； 4. 了解纯滞后环节的数字仿真方法。 CSS4 参考 5 动态仿课时 真集成知识 ● SIMULINK简介 环境点 ● 模型的构造 ● 连续系统的数字仿真 ●（1学时）仿真系统的线性化模型 ● 子系统的建立 ● 模型的封装 -SIMULINK 学习 1.了解SIMULINK的使用方法； 目标 2.掌握系统模型在SIMULINK中的构造方法; 3.掌握利用SIMULINK对连续系统的数字仿真方法； 4.掌握利用SIMULINK对离散系统的数字仿真方法； 5.会利用SIMULINK对系统线性化； 6.会利用SIMULINK对模型的封装。 CSS5 基参考 6 于课时 知识 ● 控制系统工具箱简介 ● 线性时不变系统的对象模型 ● 线性时不变系统浏览器—LTI Viewer ● 单变量系统设计工具SISO Design Tool （1学时） MATLA B工具点 箱的控制系统分析学习 1. 掌握控制系统工具箱的使用方法。 与设目标 2. 掌握线性时不变系统的对象模型的建立方法。 计 3. 会利用线性时不变系统浏览器—LTI Viewer对系统进行分析。 4. 会利用单变量系统设计工具SISO Design Tool对系统进行设计。

信息获取与处理（SMP）

信息获取与处理（SMP）（核心内容学时数：32） 内容简介 信息获取与处理是自动化的技术基础，是实现过程控制、运动控制的前提条件和关键环节。自动化科学与技术所涉及的生产、生活、科学研究的众多领域都要用到信息获取与处理技术中的检测技术、传感器、测量信号处理等重要内容。 信息获取与处理技术是现代信息技术的重要支柱。学生需要掌握信息获取与处理的基本理论、方法与技术，为自动化系统设计奠定基础。 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） 知识单元描述 SMP1 参考 2 备注 信息课时 获取知识 ● 敏感元件； 与处点 理的基本概念（核 心） ● 传感器； ● 检测系统； ● 检测方法与原理的分类（直接测量与间接测量、接触式与非接触式、模拟式与数字式、能量转换型与能量控制型、结构型与 物性型等）。 学习 1.了解信息获取与处理技术的研究内容，在自动化目标 领域中的地位与作用； 2.掌握检测与转换技术的概念、检测系统的组成、传感器的定义、组成与命名； 3.掌握检测方法与检测原理的基本分类； 4.了解检测技术的发展趋势。 SMP2 参考 3 测量课时 不确知识 ● 真值、测量准确度、误差的分类； 定度点 与回归分析（核心） ● 随机误差、系统误差、粗大误差的处理； ● 测量结果的不确定度； ● 误差的传递、合成与分配； ● 最小二乘法、回归分析。 学习 1.掌握误差的来源、分类与表示； 目标 2.掌握依据测量数据求取测量结果（真值的最佳估 计值与不确定度）的方法，包括随机误差的估算、粗差的判别与剔除、系统误差的修正； 3.了解消除系统误差的常用方法； 4.掌握间接测量中误差的传递算法、掌握误差合成与分配的基本方法； 5.掌握利用测量数据进行回归分析的方法，掌握最小二乘法、一元线性拟和、多元线性拟和方法、以及曲线拟和的基本方法。 SMP3 检测 系统 参考 3 课时 知识 ● 检测系统的静态特性、动态特性； ● 静态特性指标（灵敏度、线性度、迟滞、重复性等）； ● 动态响应特性（瞬态响应特性、频率响应特性）； ● 静态校准、动态校准。 学习 1.掌握检测系统的静态特性、动态特性的概念与一目标 般数学模型； 2.掌握检测系统的静态特性指标的定义与求取； 3.掌握检测系统的动态特性的分析方法及动态特性指标的求取； 4.掌握检测系统的标定与校准的基本方法。 SMP4 参考 18 的静点 动态特性（核 心） 检测 变换 原理 与传 感器 （核 心） 课时 知识 ● 电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器； 点 ● 光电式传感器、磁电式传感器、热电式传感器、压电式传感器； ● 波式、射线式等。 学习 1.掌握各种传感器的工作原理； 目标 2.掌握若干不同转换原理的典型传感器的结构、特性、转换电路以及应用，如电阻应变式、热电阻、差动变压器式、电涡流式、电容式、霍尔式、压电式、光电码盘式、热电偶等； 3.了解其它检测技术以及传感器的基本特性。 SMP5 参数 检测 (参考 (6) 课时 知识 ● 温度检测、压力检测、物位检测、流量检测、成份检测； ● 机械量（位移、转速、速度、振动、厚度等）的检测； 学习 1.掌握五大过程参数的概念及常用检测方法； 目标 2.掌握常见机械量的常用检测方法； 3.掌握同一被测参数的不同检测方法的性能比较； 4.了解其它参量，如生物量等的检测方法。 选点 修） SMP6 参考 6 自动 检测 系统 设计 初步 课时 知识 ● 字动检测系统的构成、传感器选型、采样周期、点 标度变换； ● 非线性补偿、温度误差补偿、滤波等； ● 检测信号处理的基本软硬件方法； ● 可靠性； 学习 1．掌握自动检测系统的组成与基本设计方法； 目标 2．掌握传感器的选型原则，了解微处理器、A/D转换器选择原则，掌握采样周期的确定、标度变换的概念； 3．了解检测信号处理的典型电路，如非线性补偿、放大、整形、滤波、变换、运算、调制与解调等，以及抗干扰、可靠性设计的基本方法； 5．了解测量数据处理的基本软件方法，如查表、插值、拟和、误差修正、数字滤波、特征提取等； 6．通过典型参数检测的自动检测系统的实例，理解自动检测系统的设计步骤与方法； 7．了解检测领域新技术，掌握软测量技术、多传感器数据融合、模糊传感器、智能传感器、网络传感器等的基本概念。

电机原理（EMP）

电机原理（EMP）（核心内容学时数：48） 知识领域 内容简介 电机原理是是一门专业基础课。主要讲述直流电机、变压器、异步电动机、同步电机等四类电机的结构，工作原理及等到方面的内容。课程的主要内容包括：直流电动机基本工作原理，基本结构及工作特性；直流电动机拖动系统运动方程式，负载转矩特性，机械特性，起动、制动和调速；常用直流控制电机的结构、特点及应用；变压器原理、结构、单相变压器的空载运行、负载运行及运行特性；常用变压器的结构、原理和工作特点；三相异步电动机基本工作原理、基本结构、基本方程式和工作特性；三相异步电动机电力拖动运行：机械特性、起动、制动及调速；其它异步电动机的工作原理、结构和应用特点；常用同步电动机基本原理、结构、用途。通过本课程的学习，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。 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） 知识单元描述 参12 考 EMP1 课时 知流识● 直流电机分析方法 电点 机 ● 直流电动机 （学核 习 心） 目标 3. 了解直流电机电枢绕组。 4. 5. 直● 直流发电机与直流电动机工作原理，结构和额定值 ● 直流发电机 1. 重点为直流电机的工作原理 2. 要求掌握直流电机额定值 重点理解直流电机电枢反应 掌握直流发电机与直流电动机电势平衡方程、电磁转矩平衡方程,了解直流电机内部的损耗 6. 7. 掌握直流电机功率平衡。 掌握各种励磁方式下直流发电机的开路特性及外特性 8. 掌握并励直流发电机建立电压条件。 9. 掌握直流电动机的机械特性、直流电动机的起动方法及调速方法，了解直流电动机改变转向的方法及各类制动方法 10. 了解直流电机换向的概念。 EMP2变压器（核参10 考 课时 知● 变压器的原理，结构及额定值 识● 单相变压器的分析方法 ● 三相变压器的分析方法 ● 自藕变压器和互感器 ● 变压器的暂态运行(可选修) 学习 目标 3. 4. 5. 2. 1. 心） 点 重点掌握变压器的工作原理及结构、掌握变压器的额定数据含义。 重点掌握电势平衡，磁势平衡分析，绕组折算，变压器的等效电路 掌握变压器的参数测量方法 了解电压调整率及变压器的效率。 重点掌握三相变压器组与三相芯式变压器磁路的区别 6. 掌握三相变压器联结组及理想并联运行的条件 7. 了解变压器励磁电流波形及电势波形，了解对称分量法的原理。 8. 了解几种不同的变压器及利用变压器原理制成的电流互感器及电压互感器。 9. 了解变压器突然短路及过电压现象。 EMP3异步电动机（核心） 参16 考 课时 知● 异步电动机的结构及定子绕组 识● 交流电机定子绕组中的电势与磁势 点 ● 异步电动机分析方法 ● 三相异步电机起动及调速 ● 单相异步电动机 学习 目标 1. 重点掌握异步电动机的结构及额定值 2. 了解三种单层绕组及两种双层绕组 3. 重点掌握定子绕组感应电势的公式及三相绕组基波旋转磁势的 结论，了解其推导过程。 4. 掌握电势平衡，磁势平衡，频率的折算与转子绕组的折算， 5. 熟练掌握异步电机的等效电路，相量图。 6. 重点掌握异步电机的机械特性及电磁转矩公式，掌握功率平衡及 效率，了解异步电机工作特性。 7. 了解异步电动机降压起动及变频调速 8. 了解绕线式异步电动机起动及调速方法。 9. 了解单相异步电动机类型及各类单相异步电动机的用途，性能。 10. 了解单相异步电动机定子绕组——正弦绕组的基本原理。 EMP4同步电动机（核心） 参10 考 课时 知● 同步电机原理和结构 识● 同步发电机的对称运行分析 点 ● 同步电动机的对称运行分析 ● 同步发电机不对称运行和暂态过程(选修) ● 电动机发热和冷却过程 学习 1. 重点掌握同步电机原理及凸极式和隐极式两种结构型式 目标 2. 掌握同步发电机的原理，了解同步发电机励磁方式 3. 重点掌握同步电机电枢反应，时空相量图 4. 重点掌握同步发电机的电势方程及相量图 5. 了解同步发电机的负载特性及电抗测定方法 6. 重点掌握同步发电机并网的条件及方法 7. 重点掌握功角特性及功率调节 8. 重点掌握同步电动机的电势方程式和相量图 9. 了解开关磁阻同步电动机等机电一体化电机。(选修) 10. 了解不对称运行的分析方法(选修) 11. 了解三相突然短路的分析方法(选修) 12. 重点掌握电机中发热与冷却过程 13. 掌握电机中常用绝缘材料及其充许的温度限值(选修) 14. 了解电机的定额。

电力拖动原理（MDP）

电机拖动原理（MDP）（核心内容学时数：48） 内容简介 备注 电机拖动原理课程主要是在电机学基础上，论述利 用电动机作为原动机来拖动生产机械并按人们规定的要求进行运动的基本理论、基本方法以及实验的基本技能等，是一门专业基础课。课程的主要内容包括：电力拖动系统动力学基础，直流电机的电力拖动、交流电动机的电力拖动以及电动机容量的选择等。重点分析交﹑直流电动机的机械特性，调速原理及起、制动方法和调速过程。 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。 知识单元 MDP1 电力拖动系统动力学基础（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） 知识单元描述 参4 考 MDP1 课时 知力拖● 电力拖动系统的运动方程式 ● 工作机构的转矩、力、飞轮矩和质量的折算方法及识 公式● 生产机械的负载转矩特性的类型及特点。 电动动力学基础 （核 心） MDP2直流电机的电力拖点 ● 电力拖动系统稳定运行的条件 学习 目标 1. 会分析电磁转矩与负载转矩之间的关系 2. 能够熟练掌握工作机构的转矩、力、飞轮矩和质量折 算到电动机轴上 3. 深入理解电力拖动系统稳定运行的条件 4. 重点掌握电力拖动的运动方程式。 参18 考 课时 知● 他励直流电动机：机械特性, 起动, 制动, 调速, 识 点 过渡过程及能量损耗 ● 串励直流电动机的机械特性 ● 串励直流电动机拖动系统的各种运行状态 学动习 （目核标 心） 1. 掌握他励电动机的机械特性 2. 掌握他励电动机的起动方法 3. 重点掌握他励电动机的制动和调速 4. 了解他励电动机的过渡过程 5. 了解串励和复励电动机的电力拖动 6. 熟练掌握直流电动机机运行状态的基本分析计算方法 MDP3三相异步电动机的电力拖动（核参20 考 课时 知● 三相异步电动机的机械特性及各种运转状态 识● 三相异步电动机的起动及起动设备的计算 点 ● 三相异步电动机的起动方法（改善起动性能的三相异步电动机、三相异步电动机起动设备的计算、三相异步电动机的起动过程、三相异步电动机过渡过程的能量损耗） ● 三相异步电动机的调速（变极调速、能耗转差调速、变频调速） ● 变频调速及其基本控制方法 ● 三相异步电动机拖动系统的仿真分析(选修) 学心） 习 目标 1. 掌握三相异步电动机的机械特性、运行状态、熟记其实用表达式， 2. 熟练掌握三相异步电动机的起动方法及起动设备的计算 3. 了解起动过渡过程 4. 重点掌握反接制动和回馈制动、 5. 了解能耗制动， 6. 掌握绕线式电动机转子回路串电阻调速、 7. 了解串级调速及电磁转差离合器调速。 8. 掌握交流异步电动机电压、频率协调控制的稳态机械特性 MDP4电动机容量的选择（核心） 课时 知识● 决定电动机容量的主要因素、过载能力及起动能力的校验、电动机的工作方式 参6 考 点 ● 连续工作方式的电动机容量选择（连续常值负载下的电动机容量 选择、连续周期性变化负载下的电动机容量选择） ● 短时工作方式的电动机容量选择（短时工作方式下连续工作制电 动机的容量选择、短时工作方式下短时工作制电动机的容量选择） ● 周期性连续工作方式的电动机容量选择 ● 特殊电源供电的电动机选择问题 学习 目标 1. 了解正确选择电动机容量的实际意义及应考虑的因 素。 2. 了解电机的发热与冷却的规律及电机工作方式的分类。 3. 掌握连续工作制电动机容量选择的依据及一般方法和步骤。 4. 掌握短时工作制电动机和周期性断续工作制电动机容量选择的方法和步骤。 5. 掌握由特殊电源供电的电动机选择问题

电力电子技术（PET）

电力电子技术（PET）（核心内容学时数：48） 内容简介 电力电子技术又称为电力电子学或半导体变流技术，它是一门跨学科的利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，包括对电压、电流、频率和相位的变换。电力电子技术由三部分内容组成：电力电子器件、电力电子电路和电力电子系统及其控制技术。本课程着重学习电能变换电路的基本工作原理，基本变换电路有：整流电路、直流斩波电路、交流电力控制电路、逆变电路。通过本课程的学习，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，培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续课程和今后从事电类方面的工作奠定基础。 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） PET7 PWM控制技术(核心) PET8 软开关技术（核心） 备注 PET9 组合变流电路（选修） 知识单元描述 参1 考 PET1 课时 知● 电力电子概念 识● 电力电子的发展 点 ● 电力电子技术的应用的领域 ● 电力电子技术的学习方法 学习 目标 1． 掌握电力电子技术的基本概念 2． 了解电力电子技术的由来和发展， 3． 了解电力电子技术的应用领域， 4． 明确本课程的内容、性质和基本要求 5． 了解电力电子技术的发展前景 6． 掌握电力电子技术的学习与分析方法 绪论 （核 心） 参10 考 PET2 课电力电子器件（核心） 时 知● 器件的分类， 识● 晶闸管(SCR) 点 ● 可关断晶闸管(GTO) ● 电力晶体管(GTR或BJT) ● 电力场效应晶体管(电力MOSFET) ● 绝缘栅双极晶体管(IGBT) ● 场控晶闸管（MCT） ● 电力电子技术的驱动与保护 ● 电力电子器件的串并联 学习 目标 1． 了解电力电子器件的分类方法 2． 熟练掌握 SCR、GTO、GTR、P-MOSFET、IGBT等器件的机理、电气特性和主要参数。 3． 掌握电力电子器件的驱动与保护方法 4． 了解功率集成电路和智能功率模块 5． 掌握电力电子器件的串并联 6． 重点掌握各种电力电子器件原理、性能上的不同点，各自应用的场合。 参12 考 PET3 课时 整流电路（核知● 整流电路； 识● 变压器漏感对整流电路的影响 点 ● 整流电路的谐波与功率因数 ● 整流电路的有源逆变 ● 相控整流电路的驱动 1． 理解和掌握单相桥式、三相半波、三相桥式等整流 心） 学习 目标 电路的电路结构、工作原理、电气性能、波形分析方法和参数计算。 2． 重点掌握三相可控整流电路工作原理、电气性能、波形分析方法和参数计算 3． 掌握变压器漏抗对整流电路的影响 4． 了解电容滤波的二极管整流电路 5． 掌握整流电路的谐波和功率因数 6． 理解和掌握单相、三相有源逆变电路的工作原理，有源逆变的应用，有源逆变的条件和有源逆变失败的原因。 7． 掌握相控电路的驱动方法 参4 考 PET5 课时 知● 单相交流调压电路 交流电力控制学电习 路目（标 核 点 识● 其他交流电力控制电路 ● 交交变频电路 ● 矩阵式变频电路 1． 掌握交流调压器的基本类型、用途和电路 2． 重点掌握单相相控交流调压电路的原理与基本性能 3． 掌握三相相控交流调压电路 4． 掌握交流调功电路 5． 掌握交－交变频电路的原理及电路，分析其优缺点 心） 6． 了解交流电子开关 7． 了解矩阵式变频电路 参6 考 PET6 课时 知● 换流方式 识● 电压型逆变电路 点 ● 电流型逆变电路 ● 多重逆变电路 ● 多电平逆变电路 逆变电路（核心） 学1. 掌握无源逆变电路的概念、原理及分类 习 目标 2. 掌握电力电子器件的换流方式 3. 重点掌握电压型逆变电路原理与参数计算 4. 掌握电流型逆变电路。 5. 了解多重逆变电路 6. 了解多电平逆变电路 PET7 PWM控制技术(核心) 参7 考 课时 知● PWM原理 识● PWM逆变电路 点 ● PWM逆变控制方法 ● PWM跟踪控制技术 ● PWM整流电路及其控制 学习 目标 1. 重点掌握PWM控制的基本原理 2. 掌握PWM逆变电路的控制方式 3. 掌握PWM波形的生成方法 4. 了解PWM逆变电路的谐波分析与谐波消除方法 5. 了解跟踪型PWM控制技术 6. 了解PWM整流电路及其控制方法 参4 PET8 考 课时 知● 软开关的概念与分类 识● 零电压变换器 软开关点 技学术习 （目核 标 心） PET9组合变流电路（选点 学习 1. 掌握间接交流变流电路，交—直—交变频电路（VVVF），恒压恒频变流电路（CVCF） 2. 掌握间接直流变流电路（间接DC/DC变换器），开关电源 课时 知● 间接交流变换电路 识● 间接直流变换电路 参（4） 考 特性及控制方法。 3. 重点掌握零电流、零电压变换器的工作原理、输出2. 1. ● 零电流变换器 了解软开关的基本概念 掌握软开关技术的分类 修） 目标

运动(电机)控制技术（MCT）

运动(电机)控制技术（MCT）（核心内容学时数：48） 内容简介 《运动控制技术》内容主要有：（1）直流调速系统，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、PWM原理等；（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、直接转矩控制系统、同步机变频调速系统等。（3）运动控制系统的计算机辅助设计。 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) 知识单元描述 备注 参8 考 MCT1 课 时 知● 直流拖动控制系统描述; 识● 可控直流电源; 闭环控点 制● 直流脉宽调速系统的机械特性; 的● 转速单闭环直流调速系统的稳态分析; 直● 闭环系统的静特性与开环系统机械特性关系; 流● 转速单闭环直流调速系统的动态分析; 调● 无静差调速系统。 速学系习 统 目（标 核 4. 掌握直流脉宽调速系统的机械特性、PWM控制模心） 型、传递函数、泵升电压的限制; 5. ● 晶闸管-电动机系统的机械特性、传递函数; 1． 了解直流拖动控制系统描述：直流电动机转速表达式、三种调速方法; 2. 了解可控直流电源的三种基本方式； 3. 掌握晶闸管-电动机系统的机械特性、传递函数； 掌握转速单闭环直流调速系统的稳态分析、闭环系统的静特性与开环系统机械特性关系 6. 掌握转速单闭环直流调速系统的动态分析、无静差调速系统、PI控制规律 MCT参10 2双闭环直流调速系统（核学习 点 课时 知考 ● 双闭环直流调速系统的组成、静特性 识● 双闭环调速系统的动态性能 ● 调节器的工程设计方法 ● 按工程设计方法设计双闭环系统 ● 可逆直流调速系统，位置随动系统 ● 转速超调的抑制——转速微分负反馈(选修) 1. 掌握双闭环直流调速系统的组成、静特性; 2. 知道双闭环调速系统的动态性能、起动过程和抗干扰分析; 3. 掌握调节器的工程设计方法、典型I、II型系统及其性能指标和参数关系、调节器如何选择; 4. 掌握按工程设计方法设计双闭环系统——电流调节器、转速调节器的设计; 5. 可逆直流调速系统，无环流可逆系统的控制方法，位置随动系统 6. 知道转速超调的抑制——转速微分负反馈。(选修) 心） 目标 MCT3变压参12 考 课变频调速系统（核时 知● 变频调速的基本控制方式; 识● 异步电动机电压、频率协调控制的稳态机械特性; 点 ● 变压变频调速中的PWM技术; ● 转速开环、恒压频比控制的变频调速系统; ● 转速闭环、转差频率控制的变频调速系统。 学习 1.掌握变频调速的基本控制方式、基频以下调速、基频以上调速; 2.掌握异步电动机电压、频率协调控制的稳态机械特性; 3.掌握变压变频调速中的PWM技术、正弦波脉宽调制（SPWM）; 4.掌握转速开环、恒压频比控制的变频调速系统; 5.掌握转速闭环、转差频率控制的变频调速系统、转差频率控制规 律。 心） 目标 参10 考 MCT4 课时 知● 异步电动机数学模型及其坐标变换; 矢量控制的变频学调习 速目系标 统点 识● 矢量控制系统的基本思路; ● 转子磁场定向控制、转子磁链模型; ● 直接矢量控制; ● 间接矢量控制。 1.了解并掌握异步电动机数学模型及其坐标变换、变换矩阵； 2.了解矢量控制系统的基本思路; 3.掌握磁场定向控制、转子磁链模型。 4.掌握直接矢量控制——转速、磁链闭环控制的矢量控（制; 核5.掌握间接矢量控制——磁链开环转差型矢量控制。 心） MCT5 直接转矩控制系统学点 课时 知● 定子磁场定向原理 识● 直接转矩控制系统的原理、特点 ● 直接转矩控制的基本结构 ● 直接转矩控制系统的控制规律、反馈模型 ● 直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较 1.了解按定子磁链控制的原理； 参8 考 （核习 目2.掌握直接转矩控制系统的原理、特点； 3.了解直接转矩控制的基本结构； 4.掌握直接转矩控制系统的控制规律、反馈模型； 5.了解直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较。 心） 标 MCT6串级调速系参（6） 考 课时 知● 异步电机双馈调速原理 识● 串级调速系统的原理、机械特性 ● 双闭环控制的串级调速系统 1.了解双馈调速的原理和工况 2.掌握串级调速的工作原理 3.了解串级调速时的机械特性 标4. 掌握双闭环控制的串级调速系统的数学模型和参数设计 统 点 (选学修) 习 目 参（6） 考 MCT7 课时 同步电动机的变知● 同步电动机变压变频调速的特点、基本类型; 识● 他控变频同步电动机调速系统和矢量控制; 点 ● 自控变频同步电动机（直流无刷电机）调速系统。 学习 频目调标 速1.了解同步电动机变压变频调速的特点、基本类型； 2.了解他控变频同步电动机调速系统和矢量控制; 3.掌握自控变频同步电动机（直流无刷电机）调速系统、工作原理、 控制原理。 系统(选修) 参（8） 考 MCT8 课时 知● 运动控制系统计算机辅助设计的原理 识● MATLAB Power System 工具箱的应用 点 ● MATLAB/SIMULINK在运动控制系统中的应用 ● 用SIMULINK创建模型 ● 基于MATLAB的直流双闭环系统设计 运动控制系统的计学算习 机目辅标 助● 基于MATLAB的直接转矩模糊控制系统设计 1.了解运动控制系统计算机辅助设计的原理。 2.掌握MATLAB Power System 工具箱及其设计方法。 3.了解MATLAB Power System 工具箱。 4.了解用SIMULINK创建模型的步骤、方法。 5.掌握基于MATLAB的直流双闭环系统设计。 设6.了解基于MATLAB的直接转矩模糊控制系统设计。 计(选修) 自动化仪表（AUI）

自动化仪表（AUI）（核心内容学时数：32） 内容简介 自动化仪表是构成过程控制系统的重要组成单元，是控制理论应用的实体。自动化领域广泛用到自动化仪表的理论与技术，包括传感器与变送器、控制器、执行器、显示仪表等重要内容。 自动化仪表是学习和研究过程控制系统的基础，广泛用于自动化科学与技术的实践中。学生应对自动化仪表的理论、方法和技术有深入的理解。 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） 知识单元描述 备注 参2 考 AUI1 课自时 动知 化仪点 表的 基本 学概习 念 目（核 心） AUI2变送单元（核心） 点 课时 知参标 ● 自动化仪表； 识● 自动控制系统； ● 自动化仪表的分类（电动、气动、液动；模拟式、数字式；基地 式仪表、单元组合式仪表、计算机控制装置等）； ● 信号标准。 1． 了解自动化仪表的研究内容及与自动控制系统的关 系； 2． 了解自动化仪表的发展历程； 3． 掌握自动化仪表的分类、功能和特点； 4． 掌握自动化仪表的标准信号、仪表的典型连接方式； 5． 了解仪表的一般分析方法。 6 考 ● 变送器； 识● 检测仪表的性能指标（精度等级、零点、量程、可靠性等）； ● 各种变送器在过程控制中的应用特点。 学1． 掌握变送器的概念、检测仪表的性能指标； 习 目标 AUI3控制单元（核点 课时 知参2． 掌握常用过程参数变送器的原理与应用； 3． 掌握典型过程参数变送器的组成与变送电路。 6 考 ● 控制规律（P，PI，PD，PID）； 识● 模拟式控制器、数字式控制器； ● 电动调节器。 1． 掌握控制器的基本概念； 2． 掌握基本控制规律（P，PI，PD，PID ）的特点、实 心） 学习 目标 现及参数调节； 3． 理解典型模拟控制器的构成与电路分析； 4． 掌握数字式控制器的分类、特点、一般硬件构成与软件构成； 5． 掌握6． 了解PLC的特点、类型、基本组成与基本工作原理； PLC的程序设计语言与应用设计方法； AUI4 执行参6 考 课时 单元（核知● 执行器的分类（气动、电动、液动）； 识● 执行器的组成（执行机构、调节阀）； 点 ● 执行器的作用方式（气开式、气关式）； ● 流量特性； ● 阀门定位器。 1． 掌握执行器的概念、构成、分类及特点、以及作用 心） 学习 目标 方式； 2． 掌握气动执行机构、电动执行机构的分类、特点和构成原理； 3． 掌握调节阀的分类、特点、工作原理和流量特性； 4． 掌握执行器的选择方法； 5． 掌握阀门定位器的功能、分类、构成原理。 AUI5 显示记录单元（核参6 考 课时 知● 模拟式显示仪表； 识● 数字式显示仪表； 点 ● 虚拟显示仪表； ● 显示仪表的发展趋势。 学习 1． 掌握显示仪表的类型、功能及特征； 2． 了解模拟式显示仪表的基本类型及原理； 心） 目标 3． 掌握数字式显示仪表的基本原理和组成； 4． 理解数字式显示仪表的典型单元电路； 5． 了解显示仪表的发展趋势。 AUI6 安全栅及辅助单元 参4 考 课时 知● 本质安全； 识● 安全栅； 点 学习 目标 ● 电源等。 1． 掌握防爆仪表的标准、基本的防爆措施； 2． 掌握安全栅的概念及种类； 3． 掌握安全栅的工作原理和基本设计； 4． 了解自动化仪表的辅助单元及功能。 AUI7虚拟仪器与现场参2 考 课时 知● 虚拟仪器； 识● 现场总线仪表。 点 学1． 了解虚拟仪器的概念、特征、一般硬件体系结构与 总线仪表（核心）

习 目标 软件体系结构，虚拟仪器设计的基本方法； 2． 掌握现场总线的概念、技术特征； 3． 了解设计现场总线仪表的基本方法。

过程控制（PCS）

过程控制（PCS）（核心内容学时数： 40） 知识领域 内容简介 过程控制是控制理论在工业生产过程中的重要应用，它以控制理论为基础，以自动化仪表和计算机为载体，与工业生产过程和工艺有机结合，构成过程控制系统。工业生产过程自动化的实现要用到过程控制中的单回路控制、复杂控制、先进控制、典型设备及典型工业过程控制等重要内容。 过程控制是过程计算机控制系统的核心，学生应对过程控制理论与技术有深入理解。 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（核心） 知识单元描述 参2 考 PCS1 课过时 程知 建模点 与过 程学特 习性 （目标 核 心） ● 过程控制系统； 识● 过程控制系统的性能指标； ● 过程数学模型的建立方法（解析法、响应曲线辨识法、相关函数 辨识法等）。 1． 了解过程控制的发展历程及过程控制的任务； 2． 掌握过程控制系统的组成与基本分类； 3． 掌握过程控制系统的性能指标； 4． 了解被控对象的一般动态特性； 5． 掌握建立过程数学模型的基本方法。 PCS2简单过程控制系统（参10 考 课时 知● 单回路控制系统； 识● 被控变量、操纵变量； 点 ● PID调节； ● 工程整定方法（经验法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法）。 学1．掌握简单控制系统的概念与组成，了解过程控制系 统设计的主要内容； 3．掌握PID控制及其调节过程； 核习 心） 目标 PCS3复杂控制系统（核学点 课时 知参4．掌握简单控制系统各环节的一般选择原则，包括被控变量、操纵变量、检测变送环节、调节规律以及执行器等； 5．掌握简单控制系统的参数整定方法； 6．通过单回路控制系统工程实例，深入理解与掌握过程控制系统的设计方法。 14 考 ● 串级控制系统、前馈控制系统、大时延系统； 识● 比值控制系统、均匀控制系统、分程控制系统、选择性控制系统； ● 解耦控制。 心） 习 目标 PCS4 先进控制技点 课时 知参1．掌握串级、前馈控制系统的原理、结构、性能及设 计、整定方法； 2．掌握比值、均匀、分程、选择控制系统的概念、设计、及整定方 法； 3．了解大延迟系统的补偿原理、解耦控制的基本概念与设计。 6 考 ● 自适应控制; 识● 预测控制; ● 推理控制; 术（核学习 ● 模糊控制。 1． 掌握自适应控制、预测控制、推理控制、模糊控制 的基本概念、特点； 2． 了解自适应控制、预测控制、推理控制、模糊控制心） 目 标 的设计方法； 3． 了解神经网络控制等其它先进控制技术的基本特性。 PCS5典型设备与工业过程的控制(核心) 学习 目标 点 课时 知● 流体输送设备的控制； 识● 传热设备的控制； ● 锅炉设备的控制； ● 精馏塔的控制； ● 化学反应器的控制。 1． 了解典型设备的特性及控制方案； 2． 通过对典型设备及工业过程控制系统的分析，深入 参8 考 理解与掌握过程控制系统的设计及整定方法。 PCS6过程计算机控制系统（选修）

参（8） 考 课时 知● 集散控制系统； 识● 现场总线控制系统。 点 学习 目标 1． 掌握集散控制系统的基本概念、构成； 2． 了解集散控制系统的应用概貌 3． 掌握现场总线控制系统的概念、特点； 4． 了解流行的现场总线标准及应用。