（课程编号：2212403    学分－学时－授课-实验-研讨：2－16-16-16）

东南大学仪器科学与工程学院

        “控制技术与系统”主要是为满足测控技术专业对学生在工业过程控制以及仪器仪表集成方面能力培养的要求而开设的，介绍以传感器、控制器、执行器为核心，构建面向实际生产应用的智能测控系统的综合实践与研讨型课程。本课程以我专业自编的国家规划教材《控制技术与系统》为参考，通过系列化的典型工业现场控制案例的研讨，让学生将自动控制技术、信号处理技术、智能仪器以及网络通信、人工智能等多门课程所学知识要点有机结合、综合运用，从而系统掌握工业现场信息采集与控制过程的原理与实现方法，提高学生综合运用能力和实践水平。

        本课程在授课内容上包括低压电器、控制电机、数字控制方法、PLC、组态软件等要点。分层次讨论工业现场的执行元件、控制实现以及工业过程控制系统总成等问题。具有由点到面、由局部到整体、由理论到实践的授课特点。本课程拟分为三个部分组成：新知识点的介绍（包括低压电器、控制电机、PLC）；典型案例（包括移动小车运动控制、基于PLC交通灯控制、工业机械臂控制等）；综合设计研讨。让学生通过实验和实践掌握理论知识和方法，通过研讨交流和总结设计中的问题，提高实践和创新能力以及协作意识。

        掌握控制系统的基本概念、性能指标。

        （1）理解常用低压电器的工作原理，了解低压电器在工业现场中的应用和使用方法。

        （2）理解执行电动机的类型、原理。掌握执行电动机的控制方法。

        （1）模拟控制技术：理解PID控制规律对系统过程控制的频响的影响，熟练掌握控制器的选用原则。

        （2）数字控制技术：重点讲解数字PID控制算法的基本表达式，几种发展的数字PID控制算法及数字PID控制器参数的整定方法。使学生能够针对给出的控制对象数学模型，设计出符合性能指标要求的数字PID控制器，并且对其能够进行仿真研究。

         （1）了解顺序控制系统的组成和原理

         （2）掌握PLC控制器的结构原理，熟练掌握PLC内部指令和程序设计。

        （1） 了解过程控制的组成、动态参数特性

        （2）了解单回路控制系统设计和参数整定方法

        （3）理解复杂控制回路的结构、参数整定方法

        （4）了解DCS系统的结构

        （1）理解控制系统仿真的基本方法、连续系统模型的离散化处理方法

        （2）掌握Matlab语言Simulink仿真环境的使用方法

        （1）掌握经典理论设计方法的实现过程；

        （2）熟练掌握利用Matlab进行控制系统设计和仿真的方法；

 

        1）基于三菱FX系列PLC实验系统，了解各种信号PLC的性能，掌握基本指令的使用方法，能够实现一些简单功能。在此基础上，进行综合设计变成时延，实现复杂功能，并能对编程和控制方法进行优化和改进。实验分为两部分：基本实验与应用实验。

           a)   基本实验：基本操作与基本指令实验

           b)   应用实验：交通灯控制、步进电动机控制实验等（参见实验大纲）

        2）编写Matlab控制系统仿真程序，掌握经典控制的设计过程。重点掌握Simulink工具箱的使用方法。

 

         1）要求学生在理解和掌握控制技术理论与实现方法的基础上，针对典型控制系统实例以及实验进行设计和研讨，分析并总结系统实现过程的关键和难点，体验设计、实施和自我总结完善的全过程。

         2）在小组讨论中，对任务要进行协作和分工，完善自学能力、协作能力和与人沟通的能力，提高项目组织和实施能力。

 

        1. 分析能力的培养：主要是对控制系统的结构和性能参数进行分析。

        2. 设计能力的培养：要求学生通过本课程的学习，具备利用经典控制理论进行控制系统设计和仿真的能力。

        3. 自学能力的培养：通过本课程的教学，要培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力，以及围绕课堂教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识领域的能力。

        4. 创新能力的培养：培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯，和对问题提出多种解决方案、选择不同计算方法，以及对计算进行简化和举一反三的能力。

 

总评成绩＝平时（作业和考勤）10％＋实验50％＋研讨40％

1、 黄惟一、胡生清，控制技术与系统，东南大学出版社，2006

2、 徐薇莉、曹柱中等，自动控制理论与设计，上海交通大学出版社，2003

3、 何克忠、李伟主编，计算机控制系统，清华大学出版社，2002