2014版课程教学大纲

发布时间:2016-06-02  浏览次数:1482


自动化学院专业导论课程教学大纲

一、课程基本信息

课程编号:201404101

课程中文名称:自动化学院专业导论

课程英文名称:Introductionto Major in College of Automation

课程性质:专业核心课程

考核方式:考查

开课专业:自动化,测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术

开课学期:13

总学时:16

总学分:1

自动化专业

二、课程目的

《自动化学院专业导论》是面向本科生第一学期的学科/专业介绍性课程。目的是通过课程讲授、自学和参观,使自动化学院一年级学生从一入学就能对自动化科学有个初步而较全面的了解认识;并对国内尤其是本校自动化学院的教学环境有初步的认识,以便为今后四年乃至更长时间内的学习与研究打下基础,使学习的目的性更明确,学习更主动,进一步促使学生爱自动化学院,立志为我国的自动化事业的发展贡献力量。

将学生综合素质培养和自动化科学知识的学习有机结合起来,融知识传授、能力培养、素质教育于一体,并鼓励学生开展相关实习、社会调查及其他实践活动,为探索创新型人才培养模式做出了积极贡献。随着社会对综合型和创新型人才需求的不断增加,除传授专业知识外,在教学过程中还注重学生综合素质和创新能力的培养。为此,从认知和技能、思想和情感、意识和意志等方面,对学生进行综合知识的传授,鼓励学生树立坚忍不拔的意志,增强创新与竞争意识,培养团队协作精神等。

三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)

自动化学院专业导论”课程是一门导论性的课程,教学目的要求使学生深入认识自动化科学知识,激发对自动化事业的热爱。在深入研讨的基础上,本课程首创了通识授课和专题讲座相结合的课程体系结构,二部分相辅相成。

课堂教学需要使学生了解自动化科学技术的基本概念和自动化学院培养目标(为什么学),初步了解自动化科学的整体框架,包括发展历史、主要理论与方法、自动化技术的应用等,各专业方向内涵与设置、各专业课与各专业方向之间的关系、重要的基础和专业课的作用、本专业(课程)与其它专业(课程)的关系等,初步了解哈尔滨工程大学自动化学院专业概况(教学环境),强调培养正确的学习方法。专题讲座和参观实践使学生了解重视实践能力和工程训练对本专业学习的重要意义(如何学),并了解自动化科学技术的最新发展趋势和发展成果。

四、教学内容与学时分配

第一章  绪论(4学时)

较深入地介绍自动化科学技术的研究内容,介绍自动化科学技术的发展历史,自动化在工业化、信息化与现代化建设中的重要性,从而得出结论——自动化是现代化进程中的基石。使学生能对自动化、自动化科学与技术有一个初步比较完整、深刻的印象,激发学生学习热情,热爱本专业。

重点:自动化的作用。

第二章  自动化科学技术内涵(4学时)

介绍自动化(控制)的最基本的原理与最核心的概念,让学生建立“反馈”、闭环控制的基本概念,了解自动控制原理、自动控制系统及主要研究内容,自动化科学技术特点。

重点:自动化的内涵

第三章  自动化专业(4学时)

从分析自动化科学技术学科包含的内容着手,给出自动化学院每个专业的完整知识体系和完整课程体系。从而让学生了解,作为一名从事自动化科学技术学科研究与教育的人员(也包括学生)必须具备的基本知识结构,和必须掌握的基本知识内容——知识域与知识元;和作为一名自动化学院的学生,四年内将要学习的课程及其课程之间的相互关系。介绍自动化专业的三个重要特点,最后通过对世界范围内高等工程教育的整体发展趋势的分析,来探讨、预测自动化学科高等教育的发展趋势。

重点:自动化学院知识结构

第四章  自动化科学技术的应用(4学时)

介绍自动化技术在工业生产、交通运输、农业生产、环境保护、医药卫生、军事技术、航空航天、航海等各个领域的广泛应用。

重点:自动化科学技术应用领域

五、教学方法及手段(含现代化教学手段及研究性教学方法)

教学方法:采用课堂授课、专题讲座相结合的教学方法,使学生尽快对自动化专业、自动化学科基本概念及自动化发展历程和应用有全面了解。并将本院多年的科学研究成果、授课教师科研心得融入教学,重视教学方法改革,注重各种教学方法的紧密结合,调动学生学习积极性,提高教学效果。根据学生对课程内容的掌握情况及反馈的信息,及时更新教材和电子教案。

教学手段:充分利用学校的多媒体教学环境,精心制作、不断更新课程电子课件,采用教学视频电子课件PPT网络化教学等多种手段进行教学,发挥多媒体手段的优势。

借助网络等现代化信息技术,积极采用多媒体教学手段,在较短的课时中容纳更多的知识点,从而很好地解决了经典知识和新知识之间由于学时少而产生的矛盾。多媒体教学手段的采用,使教学更加有趣、生动和形象,提高了学生的学习兴趣。同时,注重传统黑板板书与多媒体教学课件的有机结合,提高教学效果。

六、实验(或)上机内容

无。

七、先修课程

高中基础知识

八、教材及主要参考资料

教材:自编《自动化专业导论》

主要参考资料:

[1]万百五.自动化概论[M].武汉:武汉理工大学出版社(2)2005

[2]韩璞.自动化专业(学科)概论[M].北京:人民邮电出版社,2012

[3] 戴先中.自动化科学概论[M].北京:高等教育出版社,2006

九、课程考核方式

提交大作业。


测控技术与仪器专业

二、课程目标

通过本课程的学习使学生了解本专业的发展历史、国内外发展现状、未来发展趋势;人才培养定位;毕业生必须具备的能力和素质;课程设置;专业核心课程的基本内容;本专业就业基本形势,帮助学生在第4学期选择专业时能够准确地把握方向。

三、教学基本要求

  1. 对自动化学院及学院下属不同专业有初步了解。

  2. 了解本专业特点、研究内容及研究方法。

  3. 对本专业未来发展有初步的认识。

四、教学内容与学时分配

1 自动化学院各专业简介(2学时)

2 测控技术与仪器专业建设情况(2学时)

3 测控技术与仪器专业培养计划及专业本科生应具备的知识结构(2学时)

4 测控技术与仪器专业核心课程介绍(2学时)

5 测控技术与仪器专业学习方法(2学时)

6 测控技术与仪器的发展(2学时)

7 测控技术与仪器的研究内容及应用(2学时)

8 测控技术与仪器专业升学就业指导(2学时)

五、教学方法及手段

PPT教学课堂讨论

六、实验(或)上机内容

七、前续课程、后续课程

八、参考教材及学习资源

九、考核方式

总结报告

电气工程及其自动化专业

二、课程目标

本课程的目标是拓宽学生视野,使其在进入专业课学习之前,不涉及过到理论知识的情况下,对电气工程学科有一个全面、系统地了解,帮助于学生根据自身特点和社会需求,选择专业和专业方向,学好后续课程。课程内容覆盖电气工程主要研究领域,注重传统专业课中的相关内容的融合,追求内容新颖,在突出基本问题的基础上,尽量增加新技术、把握专业发展脉博。

三、教学基本要求

1)了解电气工程学科的内涵和战略地位,电气工程及其自动化专业的特色、历史沿革、发展趋势及就业方向。

2)熟悉变压器、发电机、电动机和各类高、低压电器的基本原理及应用领域。

3)了解火电厂、水电厂、核电站生产过程,太阳能、风能发电和其他新能源发电原理。了解输配电系统组成及运行。熟悉电力系统分析与控制、电力系统继电保护。

4)了解电力电子器件的原理、各种电力电子变换电路原理、PWM技术及软开关技术。熟悉电力电子技术在电源领域、电力传动、电力系统中的应用。

5)了解高电压技术。

6)了解电工新技术。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

1.1学科内涵和战略地位

1.2专业沿革和发展趋势

1.3本科生培养目标和就业趋势

2 电机与电器技术(2学时)

2.1电机学基础

2.2高低压电器

3 电力系统及其自动化(4学时)

3.1电力工业概况

3.2现代发电技术

3.3现代电网技术

3.4供用电技术

3.5电力系统计算

3.6电力系统运行与控制

3.7电力系统继电保护

4 电力电子技术(5学时)

4.1概述

4.2电力电子器件

4.3电力电子变流技术

4.4电力电子技术在电气工程领域的应用

5 高电压与绝缘技术(1学时)

5.1概述

5.2高电压新技术及应用

6 电工新技术(2学时)

6.1 电工新技术的发展趋势

6.2 超导电工技术

6.3 磁流体发电

6.4 磁悬浮列车技术

五、教学方法及手段

授课教师主要以课堂讲授为主,以课堂研讨为辅。在教学过程中要辅助以教学模具和实物,并充分应用录像、动画、图示等多媒体辅助课件、网络辅助教学等现代化手段的教学方法。学生可以通过教师的讲授、课堂研讨、课后习题、网上交流、多媒体教学软件、上机和实验等教学方法及手段的综合应用来完成学习过程。

六、实验(或)上机内容

七、前续课程、后续课程

前续课程:微积分A(一)、微积分A(二)、复变函数与积分变换、大学物理上、大学物理下A

后续课程:电力电子技术、电机拖动基础、电力拖动控制系统(一)、电力拖动控制系统(二)、电力系统分析(一)、电力系统分析(二)、船舶电站等。

八、参考教材及学习资源

  1. 李志民. 电气工程概论.电子工业出版社,2011.

  2. 范瑜.电气工程概论.高等教育出版社,2006

九、考核方式

100分成绩计算。

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6

作业

30%

1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6

考卷

70%


探测制导与控制技术专业

二、课程目标

通过该课程的讲授,使学生了解探测制导与控制技术专业的社会需求;熟悉探测制导与控制技术专业的学习内容、应用领域;国内该专业分布情况;了解本校本专业的历史、现状、发展趋势,教师队伍及专业实验室建设情况;本专业教育的知识体系结构;本专业科研成果、科研领域及科研动态;本专业最新发展方向及动态等。引导学生热爱所学专业,具有自我选择、设计培养方案的能力。

三、教学基本要求

1. 了解本专业的历史与现状,在国内各院校该专业中的地位,发展前沿和发展方向;

2. 了解国家和社会对该专业人才的需求和对专业人才知识结构的要求;

3. 了解本专业与其它有关专业的关系、相同与不同点;

4. 了解本专业课程设置和每门课程内容及其与其它课程的关系;

5. 掌握本专业领域的知识体系结构,结合个人兴趣、爱好和特点设计个人培养方案。

四、教学内容与学时分配

1 探测制导与控制技术专业简介(2学时)

2 专业的历史、现状及发展趋势及本专业未来可能的工作领域(2学时)

3 本专业有关课程设置、学习特点和方法介绍(2学时)

4 本专业实验室介绍、参观(2学时)

5 本专业教育的知识体系结构与基础知识(4学时)

6 本专业科研成果、科研领域及科研动态(2学时)

7 本专业应用领域最新发展方向及动态(2学时)

五、教学方法及手段

板书和多媒体教学相结合。

六、实验(或)上机内容

七、前续课程、后续课程

后续课程:飞行力学、飞行器惯性器件、飞行器导航系统原理、制导与控制系统、目标探测与识别技术、课程设计、毕业设计。

八、参考教材及学习资源

  1. 自编讲义. 探测制导与控制技术专业导论课教案

九、考核方式

大作业:阅读本专业研究领域国内外有关文献(近期文献)资料,总数不少于10篇,其中外文文献不少于2篇,并完成不少于4000字的专题报告。成绩按照优、良、中、及格和不及格五级分制记载。

自动控制理论课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号:201404102

课程中文名称:自动控制理论

课程英文名称:AutomaticControl Theory

课程性质:专业基础课程

开课专业:自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术

开课学期:5

总学时:80(其中理论80学时,实验0学时)

总学分:5

二、课程目标

《自动控制理论》是自动控制领域的一门重要的基础理论课程,内容主要涉及古典控制理论的基本知识,包括自动控制系统的基本原理、控制系统的数学建模、线性系统的基本分析方法、线性系统的设计校正方法、线性离散系统的分析与校正以及非线性控制系统分析等。

课程目的是使自动化及其相关专业的本科生掌握古典控制理论的基本知识,学会控制系统的建模、分析及设计方法,为今后专业课程的学习奠定扎实的基础。并通过继续学习相关课程后,能够从事国民经济、国防和科研各部门的运动控制、过程控制、机器人智能控制、导航制导与控制、现代集成制造系统、模式识别与智能系统、生物信息学、人工智能及神经网络、系统工程理论与实践、新型传感器、电子与自动检测系统、复杂网络与计算机应用系统等领域的科学研究、技术开发、教学及管理工作。

三、教学基本要求

本课程要求学生具有较好的微积分以及复变函数与积分变换等方面的工程数学基础,以及较好地电路、模拟电子技术、电机学以及自动控制元件等方面的理论技术基础。

在此基础上,本课程将使学生掌握和了解以下主要基础理论和基本技能:

(1)掌握反馈控制的基本原理,反馈控制系统的基本组成和基本要求;

(2)掌握建立控制系统数学模型的基本方法;

(3)掌握应用线性系统的时域分析法、根轨迹分析法和频率域分析法分析线性定常系统稳定性、动态性能和稳定性能的基本理论和分析方法;

(4)掌握在频率域和时域上进行控制系统设计与校正的基本方法和设计步骤;

(5)掌握线性离散控制系统的分析方法与基本设计理论、方法;

(6)了解分析非线性控制系统的相平面法和描述函数法。

同时,考虑到本课程与工程实践密不可分,在教学中将注重培养学生的分析问题、解决问题的能力。

四、教学内容与学时分配

1 控制系统的一般概念(4学时)

反馈控制原理、开环控制和闭环控制;典型反馈控制系统的方框图绘制;控制系统的基本组成和基本要求。

重点:反馈控制原理。

2 控制系统的数学模型10学时)

建立描述控制系统运动的微分方程;非线性微分方程线性化;控制系统的传递函数、结构图及其简化、信号流图及梅森公式等。

重点:传递函数定义、建立控制系统的传递函数。

难点:传递函数的求取。

3 线性系统的时域分析14学时)

一阶、二阶系统及高阶系统的时域分析;线性系统的稳定性及劳斯(Routh)稳定判据;稳态误差定义及其计算方法,控制系统的型别与稳态误差分析;复合控制。

重点:建立系统闭环极点与系统性能间的关系、二阶系统欠阻尼响应分析、控制系统的时域指标、劳斯稳定判据、控制系统型别与稳态误差分析、复合控制。

难点:闭环极点与系统性能间的关系、稳态误差分析、高阶系统的闭环主导极点。

4 线性系统的根轨迹法分析6学时)

控制系统的根轨迹的一般概念、根轨迹方程绘制的根轨迹的一般步骤、绘制的根轨迹基本规则(包括和零度根轨迹利用根轨迹分析控制系统的性能

重点:概略绘制根轨迹的基本规则、根轨迹与系统性能的关系。

难点:开环零、极点分布与根轨迹形状间的对应关系根轨迹与系统性能的关系

5 线性系统的频域分析12学时)

线性系统频率响应及其描述方法;频率特性的定义;典型环节的频率特性曲线(开环幅相曲线与对数频率特性曲线);开环系统及闭环系统的频率响应;奈奎斯特(Nyquist)稳定判据;控制系统相对稳定性分析;频域指标和时域指标的关系。

重点:频率特性的定义、典型环节的频率特性、奈奎斯特稳定判据及其应用。

难点:频率特性的物理意义、建立奈奎斯特稳定判据。

6 线性系统的设计与校正12学时)

基于频率响应法和根轨迹法的串联校正分析法设计;基于频率响应法的串联、反馈校正的综合法设计。

重点:典型校正环节对系统的校正作用、串联校正的分析法设计。

难点:设计指标转换、设计方法选取、校正结果的验算;线性系统分析方法的综合。

7 非线性控制系统分析10学时)

非线性控制系统概念、典型非线性特性及其对系统运动的影响;非线性控制系统的相平面法分析、非线性控制系统的描述函数法分析。

重点:典型非线性特性及其对系统运动的影响、线性系统的相轨迹绘制(奇点及其类型)、组合非线性特性的等效特性、非线性控制系统稳定性分析。

难点:非线性控制系统相平面分析,非线性控制系统稳定性分析

8线性离散控制系统的分析设计12学时)

数字控制系统的一般概念计算机控制系统组成采样过程采样定理零阶保持器

数字控制系统的数学基础Z变换数字控制系统的数学描述数字控制系统分析数字控制系统的设计。

重点:采样定理、零阶保持器Z变换的级数表达式中的物理意义带有零阶保持器环节的脉冲传递函数计算、闭环脉冲传递函数计算线性离散控制系统稳定性分析、朱利稳定判据、系统稳态性能分析最少拍离散系统设计

难点:脉冲传递函数的物理意义、闭环脉冲传递函数计算最少拍离散系统设计  

五、教学方法及手段

教学方法:课堂教学与课后作业相结合;理论知识讲解与实际自动控制系统案例分析与设计相结合;一般理论知识介绍与重点例题、综合性习题讨论相结合;问题式讲解与启发性思维引导相结合。

教学手段:板书教学、多媒体教学以及网络资源相结合。其中,基本概念、基本定理采用板书教学与多媒体课件相结合的方式;实际自动控制系统案例分析主要借助多媒体flash等相关手段进行辅助演示,并利用板书进行设计与计算;学生课后作业利用网络精品课程中的相关资源供学生下载使用。

六、实验(或)上机内容

《自动控制理论》课程另配有独立设课《自动控制理论实验》课程,主要进行《自动控制理论》相关内容的设计及综合实验。

七、先修课程

微积分A、复变函数与积分变换、电工基础、大学物理A、自动控制元件等;

八、教材及主要参考资料

教材:

[1]刘胜自动控制原理[M]哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社2015.8

主要参考资料:

[1]李友善自动控制原理[M]北京:国防工业出版社(3)2008

[2]李文秀自动控制原理[M]哈尔滨哈尔滨工程大学出版社2001

[3]胡寿松自动控制原理[M]北京:科学出版社(第五版) 2007

[4]Katsuhiko Ogata. Modern Control Engineering (Fourth Edition)[M]Beijing,TsinghuaUniversityPublishing House2006

[5]Richard.c. Dorf .Modern Control Systems (Tenth Edition) [M]SciencePress2005

九、课程考核方式


教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

1)(2

闭卷考试

15%

3

闭卷考试

45%

4

闭卷考试

20%

5)(6

闭卷考试

20%

现代控制理论课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404103

课程中文名称:现代控制理论

课程英文名称ModernControl Theory

课程性质:专业核心课程

开课专业:自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术

开课学期6

总学时40 (其中理论36学时,实验4学时)

总学分2.5

二、课程目标

《现代控制理论》是自动控制相关专业的一门重要的基础理论课程,内容主要涉及线性系统的状态空间分析与综合等。

课程目的是使学生掌握线性系统的状态空间基本分析与设计方法,并通过倒立摆实验,使学生掌握实际控制系统数学模型建立,能控性、能观性和稳定性分析,极点配置控制器设计以及系统调试的方法等,为今后的学习奠定扎实的基础。学生通过继续学习相关课程,能够从事国民经济、国防和科研各部门的运动控制、过程控制、机器人智能控制、导航制导与控制、模式识别与智能系统、生物信息学、人工智能及神经网络、系统工程理论与实践、复杂网络与计算机应用系统等领域的科学研究、技术开发、教学及管理工作。

三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)

本课程将使学生掌握和了解以下主要基础理论和基本技能:

1)掌握线性多变量系统分析和设计的状态空间法。学习系统状态空间描述的建立,系统的运动分析;能控性、能观性、稳定性等基本概念及相关判断定理;掌握用状态空间法设计线性系统的一般方法。

2)掌握旋转式倒立摆状态反馈控制器和状态观测器的设计方法,具有解决实际工程问题的能力。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

1.1 控制理论发展过程

1.2 线性系统理论的数学基础

2线性系统的状态空间描述(7学时)

2.1系统的输入输出描述和状态空间描述

2.2线性时不变系统状态空间描述的建立及传递函数阵计算

2.3线性系统在坐标变换下的特性和状态方程的对角规范形、约当规范形

2.4组合系统的状态空间描述。

3 线性系统的运动分析(3学时)

3.1线性时不变系统的运动分析

3.2线性系统的状态转移阵和线性时变系统的运动分析

4线性系统的能控性和能观性(8学时)

4.1线性系统能控性和能观性的定义和能控性判据

4.2线性系统的能观测性判据和对偶原理

4.3系统的能控规范形和能观测规范形

4.4线性系统的结构分解。

5系统运动的稳定性(8学时)

5.1外部稳定性和内部稳定性

5.2李亚普诺夫意义下运动稳定性的基本概念

5.3李亚普诺夫第二法主要定理

5.4线性系统状态运动稳定性判据

6线性反馈系统的时间域综合(8学时)

6.1状态反馈和输出反馈

6.2状态反馈的极点配置

6.3状态观测器设计

五、教学方法及手段

教学方法:本课程理论性较强、内容广泛且抽象,课堂教学与课后作业相结合;讲述过程中应注意多举例,理论知识讲解与实际控制系统案例分析与设计相结合;一般理论知识介绍与重点例题、综合性习题讨论相结合;问题式讲解与启发性思维引导相结合,培养学生解决综合性问题的能力。

教学手段:板书教学、多媒体教学以及网络资源相结合。其中,基本概念、基本定理采用板书教学与多媒体课件相结合的方式;实际控制系统案例分析主要借助多媒体等相关手段进行辅助演示,并利用板书进行设计与计算;学生课后作业利用网络精品课程中的相关资源供学生下载使用。

六、实验(或)上机内容

实验一:旋转式倒立摆的状态反馈控制器和状态观测器设计

建立旋转式倒立摆系统的动力学模型,并进行线性化,得出状态方程。分析系统的能控性、能观性及稳定性,利用极点配置算法设计状态反馈控制器,利用Matlab进行系统仿真,并进行实际系统调试,根据仿真及实际控制效果总结期望极点位置对系统性能的影响;设计状态观测器,利用Matlab进行对倒立摆系统仿真,分析引入状态观测器对系统性能的影响。

七、前续课程、后续课程

前续课程:微积分、线性代数与解析几何、复变函数与积分变换、电工基础、大学物理、自动控制元件、自动控制理论等。

后续课程:工业机器人、工业过程控制、船舶控制原理、制导与控制系统等。

八、参考教材及学习资源

[1] 原新,苏丽等.线性系统理论.国防工业出版社,2015

[2]郑大钟.线性系统理论.清华大学出版社,2002

[3]陆军,王晓.线性系统理论.哈尔滨工程大学出版社,2006

[4]段广仁.线性系统理论.哈尔滨工业大学出版社,2004

[5]仝茂达.线性系统理论和设计.中国科学技术大学出版社,2008

[6]胡寿松.自动控制原理(第六版).科学出版社,2007

[7]王显峰等.自动控制系统实验技术.清华大学出版社,2014.12

九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

掌握线性多变量系统分析和设计的状态空间法

闭卷考试

90%

掌握旋转式倒立摆状态反馈控制器和状态观测器的设计方法

实验

10%

微型计算机原理与接口技术课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404104

课程中文名称:微型计算机原理与接口技术

课程英文名称ThePrinciple of Microcomputer and Interfacing Techniques

课程性质:专业核心课程

开课专业自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术

开课学期6

总学时56(其中理论56学时,实验0学时)

总学分3.5

二、课程目标

该课程是非计算机专业计算机基础核心课程之一,也是工科院校学生学习和掌握计算机硬件基本知识、汇编语言程序设计及常用接口技术的入门课程。该课程以PC系列微机为主要背景,其目的是使学生从理论和实践上掌握微型机的基本组成及工作原理、汇编语言程序设计、微机接口技术、微机应用技术,建立微机系统整体概念,使学生具有汇编语言编程、硬件接口电路设计、微机应用系统开发的初步能力。为后续课程的学习和跟踪计算机技术的新发展,进一步学习和应用相关方面的新知识、新技术打下基础。

三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)

1掌握计算机基础知识、微型机的基本组成、工作原理及工作流程;

2掌握CPU逻辑结构及外部特性,掌握CPU对内存管理技术;

3了解存储器类型存储器工作原理,掌握存储器与CPU连接和扩充方法

4掌握汇编语言程序设计的基本方法具有应用汇编语言进行程序设计的基本能力;

5掌握中断方式及中断处理过程、中断控制器逻辑结构外部特性,能够运用中断技术解决实际应用问题

6掌握常用典型接口芯片基本逻辑结构、外部特性CPU 连接,具有应用微机接口技术进行实际应用设计的初步能力。

四、教学内容与学时分配

1计算机基础知6学时)

1.1计算机中数的表示

1.2十进制数与字符的编码

1.3 数的定点与浮点表示

2 微处理器与总线(8学时)

2.1微型计算机系统概述

2.2 8086/8088微处理器结构

2.3 8086/8088总线结构及时序

2.4 8086/8088存储器管理

2.5总线技术

3 存储器6学时)

3.1存储器概述

3.2 存储原理及典型存储芯片介绍

3.3存储器连接

3.4高速缓冲存储器Cache

4 8086/8088指令系统8学时)

4.1 概述

4.2寻址方式

4.3 8086/8088CPU指令系统

5 汇编语言程序设计8学时)

5.1概述

5.2伪指令

5.3DOS功能调用

5.4 汇编语言程序设

6 输入/输出与中断技术(8学时)

6.1 接口概述

6.2 CPU与外设之间数据传送方式

6.3中断技术

6.4 8086/8088中断系统

6.5 8259A可编程中断控制器

6.6 中断应用举例

7 可编程接口芯片及应用12学时)

7.1可编程并行接口8255A及应用

7.2定时/计数器8253及应用

7.3可编程串行接口8250及应用

五、教学方法及手段(含现代化教学手段及研究性教学方法)

课上以课堂讲授为主、讨论为辅,采用多媒体教学课件作为辅助教学手段;课下在注重实验教学紧密配合理论教学的同时,设立课外研究创新型实验项目,拓展课堂教学,提高学生解决实际应用问题的能力。

六、实验(或)上机内容

《微型计算机原理与接口技术》课程另配有独立设课的实验课程,主要进行《微型计算机原理与接口技术》相关内容的综合设计型实验及课外研究创新型实验。

七、前续课程、后续课程

前续课程:大学计算机基础、模拟电子技术、数字电子技术

后续课程:DSP原理及应用、课程设计

八、参考教材及学习资源

  1. 吕淑平,于立君,刘心,曾博文.微型计算机原理与接口技术(第1版).哈尔滨工程大学出版社,2013

  2. 黄玉清,刘双龙,杨胜波.微机原理与接口技术(第1版).电子工业出版社,2013

  3. 韩晓茹,刘芳,马学文.微机原理、汇编语言与接口技术(第1版). 机械工业出版社,2013

  4. 朱晓华,李彧晟,李洪涛. 微机原理与接口技术(第2版).电子工业出版社,2013


九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

1计算机基础知识微型机基本组成及工作原理掌握情况

2微处理器与总线内存管理技术掌握情况

3存储器相关知识存储器扩方法掌握情况;

4汇编指令掌握情况,应用汇编语言进行程序设计能力;

5中断技术相关知识中断系统和中断控制器掌握情况,运用中断技术解决实际应用问题能力

6典型接口芯片掌握情况,应用微机接口技术进行实际应用设计能力。

闭卷考试

100%

自动控制元件课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404105

课程中文名称:自动控制元件

课程英文名称Componentsin Automatic Control Systems

课程性质:专业核心课程/专业选修课程

开课专业:自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术

开课学期4

总学时40(其中理论40学时,实验0 学时)

总学分2.5

二、课程目标

本课程是自动化学院专业核心课程。通过本课程的学习,使学生熟练掌握控制系统中作为执行、测量、放大、校正元件的结构和原理,特别是各种元件的特性及技术数据,为正确选用控制元件,进行控制系统的设计打下基础。本课程也是学习自动控制理论课程的先行课之一。

三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)

  1. 掌握各种控制元件的结构组成和工作原理;

  2. 掌握各种控制元件的基本工作特性,能够进行元件的数学建模;

  3. 了解各种控制元件的技术数据和适用系统,并能据此合理选用各种控制元件;

  4. 学会独立分析思考问题,培养学生综合运用所学知识,搭建和设计自动控制系统的能力

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

1.1自动控制元件在自动控制系统中的作用与地位;自控元件的种类及特点;

1.2 电磁学的基本概念及定律

2 直流伺服电动机(8学时)

2.1了解永磁直流伺服电机的结构组成,能分析直流伺服电机的电磁工作原理;

2.2熟练掌握直流伺服电动机的机械特性和控制特性;

2.3掌握直流伺服电机的动态数学模型,并掌握影响直流伺服电机动态响应的因素;熟悉直流电机的技术数据,能根据负载要求正确选用电机;

2.4了解直流力矩电动机的结构特点及选用方法。

3 直流测速发电机(2学时)

3.1掌握直流测速发电机的静特性和造成误差的主要因素;

3.2了解直流测速发电机的应用,学会正确选用直流测速发电机。

4 旋转变压器(5学时)

4.1 旋转变压器的理论基础;

4.2熟悉正余弦旋转变压器和线性旋转变压器的工作原理,掌握正余弦旋转变压器和线性旋转变压器的特性;

4.3了解多级旋转变压器;熟悉正余弦旋转变压器的应用,学会正确选用正余弦旋转变压器;

5 自整角机(5学时)

5.1了解力矩式自整角机的工作原理;熟悉并掌握控制式自整角机的结构及工作原理;

5.2了解自整角机的应用,能正确选用自整角机。

5.3 光电编码器的原理。

6 步进电动机(6学时)

6.1了解三种步进电动机的结构组成,了解反应式步进电动机的工作原理;

6.2掌握步进电动机的静态特性,了解步进电动机的动态特性;

6.3熟悉混合式步进电动机的驱动方法,学会正确选用步进电动机。

7 交流伺服电动机(8学时)

7.1了解两相交流伺服电动机的结构,熟悉交流伺服电动机的工作原理及等效结构图;

7.2 掌握两相绕组的圆形旋转磁场形成条件及特点,特别是熟练分析圆形旋转磁场下的电机静特性;

7.3学会椭圆磁场分析方法,了解椭圆磁场作用下的静特性;熟悉并掌握交流伺服电动机的控制方法;能分析单相交流伺服电动机的自转现象;

7.4了解永磁同步交流伺服电动机的应用,能正确选用交流伺服电动机

8 直流无刷电动机(2学时)

了解直流无刷电动机的特点及应用

复习(2学时)

五、教学方法及手段(含现代化教学手段及研究性教学方法)

以教师课堂讲授为主,授课方式可以有课堂讨论、课堂提问等互动形式;概念的介绍和原理、工作特性的讲解以教师的黑板板书为主,电机结构、电机转动过程、气隙磁场的形成过程等内容以多媒体教学软件为主,网络教学环节作为学生课下学习使用,是课堂教学的补充。

六、实验(或)上机内容

独立设课。

七、前续课程、后续课程

前续课程:微积分A、电工基础、大学物理A、模拟电子技术。

后续课程:自动控制理论

八、参考教材及学习资源

  1. 池海红,单蔓红,王显峰. 自动控制元件[M].北京:清华大学出版社,2014

  2. 梅晓榕,柏桂珍, 张卯瑞.自动控制元件及线路[M](第5版).北京:科学出版社,2013.

  3. 陈隆昌, 刘新正, 阎治安. 控制电机(第4版).西安:西安电子科技大学出版社, 2013

  4. http://ocw.mit.edu/courses/translated-courses/simplified-chinese/

九、考核方式


教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

(1)掌握各种控制元件的工作原理;

(2)掌握各种控制元件的基本工作特性,学会数学建模,并进行分析;

(3)了解各种控制元件的技术数据和适用系统,并能据此合理选用各种控制元件


闭卷考试

70%

对课堂教学的理解程度

课堂测验

课后作业

10%


10%

其他

到课情况

10%

检测与转换技术课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404106

课程中文名称:检测与转换技术

课程英文名称Detectionand ConversionTechnique

课程性质:专业核心课程/专业选修课程

开课专业:自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化

开课学期6

总学时40 (其中理论32学时,实验8学时)

总学分2.5

二、课程目标

课程总目标:通过本门课程的学习,使学生了解检测与转换技术的一些基本概念、基本理论和方法,学生通过运用检测与转换技术的技术方法、思维方式结合具体情况进行实践,能达到理论联系实际、活学活用的基本目标,提高动手能力和应用技能,并使学生养成善于观察、独立思考的习惯。

1)知识与技能目标

通过学习,学生能够知道各种常用传感器的基本物理效应、工作原理及典型结构,掌握常用传感器的信号调理电路和转换电路的构成,建立完整的自动检测与转换技术概念,具备对自动检测与转换系统的分析、设计、仿真及调试能力。

2)过程与方法目标

本课程在教学过程中,理论与实践紧密结合,突出学生主体,将科研成果融入到理论教学中,启发学生善于观察、自主思考、独立分析问题与解决问题,使学生能够灵活运用所学理论知识与方法,体现注重实际应用技能的培养目标。

三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)

通过本课程的学习,培养学生具备应用检测与转换技术相关知识的能力,能够解决信号检测与转换系统设计过程中传感器选择、使用、信号调理电路分析设计、信号转换电路分析设计等问题,形成自主设计和搭建信号检测与转换系统的能力,具备以下素质:

1)通过学习养成积极思考问题、主动学习的习惯;

2)通过学习培养较强的自主学习能力和解决问题的能力;

3)通过学习学会收集、分析、整理参考资料的技能,培养对新技术信息的掌握能力;

4)通过学习能够根据要求,自主完成特定任务的能力;

5)通过学习培养良好的团队合作精神,养成良好的工作责任心。

四、教学内容与学时分配

1 检测与转换技术基础(4学时)

1.1检测系统结构及基本类型——检测仪表及系统组成、检测仪表技术指标

1.2传感器定义、组成及分类

1.3测量、测量方法与测量误差——测量、测量方法分类:直接测量、间接测量,接触测量、非接触测量,静态测量、动态测量;测量误差:测量真值、测量误差来源、测量误差分类、测量准确度;

1.4测量误差数据处理——随机误差的估计,间接测量中的误差传递算法和误差合成、分配的基本方法;

2 变电阻传感器及其信号调理电路(6学时)

2.1电阻应变传感器——基本工作原理、电阻应变片分类及结构,信号调理电路(直流不平衡电桥测量及温度补偿电路、测量放大器电路),以及应变电阻传感器用于应力测量的实例。

2.2热电阻及热敏电阻传感器——基本工作原理、分类及结构,热电阻测温电路(二线制、三线制和四线制直流不平衡电桥)、测温误差,以及热电阻传感器用于温度测量的实例。

3 变电抗和磁电式传感器及其信号调理电路(6学时)

3.1电容传感器——基本工作原理、结构形式,信号调理电路(交流不平衡电桥、交流信号放大电路、调制解调电路、滤波电路),以及电容传感器用于液位测量的实例。

3.2霍尔传感器——基本工作原理,霍尔元件材料、结构及特性参数,霍尔元件驱动电路,集成霍尔器件,以及霍尔传感器用于转速测量的实例。

4 有源传感器(6学时)

4.1光电传感器——基本工作原理,光电元件及特性,光电传感器组成、分类,以及光电传感器在机器人循迹和避障中的应用实例。

4.2热电偶传感器——基本工作原理,热电偶材料及类型,热电偶分度号和分度表,热电偶测温线路(热电偶基本工作定律,热电偶补偿导线,热电偶冷端温度补偿),以及热电偶在工业温度测量中典型电路及实例。

4.3压电传感器——压电传感器结构和类型,电荷放大电路和电压放大电路以及压电传感器在工业动压力测量中的应用,以及压电传感器在振动测量中典型电路及实例。

5 信号自动检测与转换系统(10学时)

5.1一般自动检测与转换系统构成,心电信号及其自动检测与转换电路介绍——心电信号特点、心电信号提取方法;心电信号自动检测与转换电路功能分析与电路设计。

5.2心电信号检测中的抗干扰技术——信噪比、干扰分类、干扰作用方式、共模干扰、共模干扰抑制比;抗干扰技术(屏蔽技术、接地技术、双绞线技术)

5.3心电信号检测中的隔离放大与陷波技术——隔离放大电路原理及作用、变压器隔离和光电隔离放大电路构成;陷波电路作用、电路分析;光电隔离放大与50Hz工频陷波技术在心电信号检测系统中的具体电路分析及仿真。

5.4心电信号转换电路中的模/数转换接口技术——CD4051八选一多路模拟开关和AD1674/数转换器件功能及基本应用电路分析,心电信号测量中89C51单片机与AD1674模数转换接口电路分析、通讯工作时序分析、控制方法实现。

5.5心电信号模/数转换接口电路整体分析与仿真实现——实际心电检测实验装置接口电路分析、心电信号采集数据的现场转换与转换结果的数字显示;基于CD4051AD167489C51单片机的心电信号转换接口电路计算机仿真实现。

五、教学方法及手段(含现代化教学手段及研究性教学方法)

课堂讲授,课堂多媒体课件,网上资源库,网络在线测试,网络在线交流。

六、实验(或)上机内容

实验一:传感器制作及特性测试实验(必做)(4学时)——铜热电阻传感器的制作及基本参数测试;在直流电桥、差动放大电路下铜热电阻温度测量;基于上位机的温度测量数据误差分析处理。

实验二:传感器信号调理电路综合实验(必做)(4学时)——电阻应变传感器在交流电桥、测量放大电路、移相电路、相敏检波电路、滤波电路下的单臂、半桥、全桥特性测试。

实验三:其他传感器特性测试实验(选做)(8学时)——电容、电感、光电、光纤、霍尔、电涡流、热电偶、气敏湿敏等传感器特性测试。

实验四:心电弱信号检测与转换电路设计实验(选做)(8学时)——心电信号的采集、心电信号测量电路设计(前置放大电路、带通滤波电路、光电隔离电路、50Hz陷波电路、后置放大电路等设计)、心电信号转换电路设计(51微处理器、AD1674模数转换电路、MAX232串口电路等设计)。

七、前续课程、后续课程

前续课程:大学物理A、模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计与分析、微型计算机原理与接口技术

八、参考教材及学习资源

  1. 马忠丽,周雪梅,曾建辉.信号检测与转换技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2013.3.

  2. 高延滨,周雪梅.检测与转换技术[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2007.8.

  3. 马忠丽,王辉.信号检测与转换实验技术[M].哈尔滨:黑龙江人民出版社,2008.6

  4. http://www.adac.hrbeu.edu.cn

九、考核方式

规范要求:学生应遵守《哈尔滨工程大学学生手册(本科生)》规定的有关上课、作业、考试和学术诚实条例的要求。严格遵守课程设计的纪律要求。

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

理论知识掌握

闭卷考试

80%

平时学习态度

到课、作业

5%



实验技能掌握

1. 传感器制作及特性测试实验:实验预习、实验操作、实验调试、实验数据记录与处理、作品展示、实验报告撰写(10%

2. 传感器信号调理电路实验:实验预习、实验操作、实验数据、实验报告撰写(5%


15%


电磁场课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404107

课程中文名称:电磁场

课程英文名称ElectromagneticField

课程性质:专业核心课程/专业选修课程

开课专业:自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术、

开课学期5

总学时32(其中理论32学时,实验0学时)

总学分2

二、课程目标

电磁场是研究物质电磁属性存在的性质及电磁波运动形式及其规律的学科。现代电子技术如自动控制、测控、通信、导航等都离不开电磁波的发射、控制、传播和接收。从电力、交通、工业到医疗几乎都涉及到电磁场理论的应用。同时电磁学也一直是新兴科学的孕育点,是许多工程技术的基础。所以《电磁场》这门课是自动化类必修的一门平台基础课。

课程的目标是在大学物理电磁学的基础上,使学生进一步熟悉宏观电磁场的基本性质和规律;对工程中的电磁现象和电磁过程,能用场的观点进行初步分析,并进而掌握定量分析的基本技能;对一些简单的电磁系统问题能进行计算。通过电磁场理论的逻辑推理,培养学生分析和解决工程电磁场问题的基本能力,培养学生正确的思维方法和严谨的科学态度。为自动化、电气工程、测控和探测等相关专业课程的学习或进一步研究电磁场问题,奠定必要的理论基础。

三、教学基本要求

电磁场是电磁物理概念和有关数学分析工具应用的最佳结合,是当代大学生知识、能力和素质培养的现实需要。通过电磁场的学习,培养学生具有分析问题和解决问题的实际工作能力,培养学生具有严谨的科学学风、抽象思维能力及创新精神。具体要求如下:

(1) 系统掌握电磁场的基本概念、基本原理和基本规律;

(2)理解积分形式和微分形式的电磁场基本方程组,具有利用麦克斯韦方程组解决实际工程电磁场的能力;

(3)掌握用镜像法和分离变量法计算直角坐标系静电场问题,在分析工程电磁场问题中能写出对应的边值问题,并能正确应用边界条件,能定性地描绘场的大致分布;

(4)掌握动态电磁场波动方程,了解位函数的定义与方程,掌握电磁场边界条件与坡印廷定理;

(5)理解电磁场能量的分布与传输,利用能量关系能计算电场力、磁场力

(6)掌握平面电磁波在理想介质及导电媒质中传播规律,能对工程中一些基本电磁现象(如电磁检测、电磁兼容、生物电磁场、磁悬浮、无线电传输、光学测量等)进行解释;

四、教学内容与学时分配

1 绪论(1学时)

1.1场的描述;

1.2电磁场现象、电磁场理论、电磁学科与电磁场工程;

2 矢量分析和场论(5学时)

2.1矢量代数

2.2标量场的方向导数与梯度

2.3矢量场的通量与散度,散度定理

2.4矢量场的环量与旋度,斯托克斯定理

2.5亥姆霍兹定理

2.6曲面坐标系

3 静电场分析(6学时)

3.1静电场的基本方程

3.2电位函数、泊松方程和拉普拉斯方程

3.3电介质的极化与极化强度

3.4介质中的高斯定律与边界条件

3.5静态场边值问题

3.6电场能量与能量密度

4 恒定电场和恒定磁场(8学时)

4.1恒定电场的基本方程

4.2 恒定电场不同媒质分界面上的边界条件

4.3 恒定磁场的基本方程

4.4 矢量磁位和磁偶极子

4.5 毕奥-萨法尔定律和安培环路定律

4.6 恒定电场不同媒质分界面上的边界条件

4.7 电感的定义和计算

4.8 磁场能量的计算

5 时变电磁场(6学时)

5.1时谐电磁场的复数表示

5.2复数形式麦克斯韦方程组

5.3时变电磁场的边界条件

5.4坡印廷定理和坡印廷矢量

5.5动态标量位与矢量位、波动方程

5.6 电磁能量传输和似稳场

6 平面电磁波(6学时)

6.1平面电磁波的基本概念

6.2理想介质中的均匀平面波

6.3波的极化特性

6.4均匀平面波对分界面的垂直入射

6.5均匀平面波对分界面的斜入射

6.6工程电磁场应用(如电磁检测、电磁兼容、生物电磁场、无线电、光学测量等

五、教学方法及手段

教学环节包括课堂教学、习题课和课外习题。通过各教学环节,重点培养学生的自学能力、分析问题和解决问题的能力。

1.课堂教学

采用启发式教学、鼓励学生自学、培养学生自学能力;贯彻少而精的原则,精选教学内容,精讲多练;采用传统授课模式与多媒体教学相结合的方法;在讲课过程中给出各章节主要专业名词的英语单词,培养学生阅读相关外文文献的能力。

2.习题课和课外习题

习题课的类型一般应包括计算题、概念题和应用题等。课外习题内容以设计计算为主,包括重要概念分析和思考题。

六、实验(或)上机内容

七、前续课程、后续课程

前续课程:大学物理、微积分A、电路基础。

后续课程:

八、参考教材及学习资源

  1. 倪光正.工程电磁场原理[M].北京:高等教育出版社,2002.

  2. 谢处方,饶克谨.电磁场与电磁波(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1999.6.

  3. Fawwaz T.Ulaby. Fundamentals of Applied Electromagnetic(6th Edition). Prentice Hall, 2010.

九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

1

闭卷考试(70%+ 平时考核(30%

10%

2

闭卷考试(70%+ 平时考核(30%

20%

3

闭卷考试(70%+ 平时考核(30%

20%

4

闭卷考试(70%+ 平时考核(30%

20%

5

闭卷考试(70%+ 平时考核(30%

10%

6

闭卷考试(70%+ 平时考核(30%

20%

计算机控制系统课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404108

课程中文名称:计算机控制系统

课程英文名称Computercontrol system

课程性质:专业核心课程/专业选修课程

开课专业:自动化、探测制导与控制技术

开课学期7

总学时40 (其中理论32学时,实验8学时)

总学分2.5

二、课程目标

计算机控制系统是集控制技术、计算机技术和通信技术为一体的综合性技术。该课程以控制理论为基础、以计算机为工具实现了对工业生产过程的自动控制。该课程将计算机控制技术与计算机系统相结合,系统地介绍了计算机控制系统的基础知识、设计方法和典型应用,主要内容包括:计算机控制系统的组成、过程输入输出通道及接口技术、分析设计的数学基础、常规数字控制器的设计及典型控制算法、计算机控制系统的应用设计及提高系统可靠性的措施等。本课程的目标是使学生掌握计算机控制系统的基本理论知识和相关设计方法,能够进行熟练应用,提高工程设计能力,为今后的毕业设计和工作打下良好基础,并能在工业企业、科研院所等部门从事计算机控制方面的工程设计、技术开发、科学研究等相关工作。

三、教学基本要求

(1) 系统掌握计算机控制系统的基本理论及一些典型的设计方法;

(2) 能够利用计算机实现工业过程的自动控制,解决实际工程问题;

(3) 具备一定的创新能力和专业素质,具备理论与工程实际相结合的能力。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

1.1 计算机控制系统的组成

熟练掌握计算机控制系统的基本原理和工作步骤,计算机控制系统的硬件和软件组成。

1.2常用计算机控制系统主机

掌握工业控制计算机、PLC、单片机、DSPARM微处理器的特点及应用场合。

1.3 计算机控制系统的类型

掌握计算机控制系统的类型及分类,掌握按功能分类的5种典型计算机控制系统的结构及特点。重点DCSFCS系统的区别。

2计算机输入输出接口及过程通道(8学时)

2.1 数字量输入输出通道

熟练掌握数字量输入输出通道组成及接口,熟练掌握数字信号调理电路的结构。

2.2 模拟量输入通道

熟练掌握模拟量输入通道的功能、特点、设计及组成,熟练掌握A/D转换器选择的标准及其接口电路的实现。

2.3 模拟量输出通道

熟练掌握模拟量输出通道的功能、特点、设计及组成,熟练掌握D/A转换器选择的标准及其接口电路的实现。

2.4 数据的采集及处理

了解组态软件的概念及应用,掌握测量数据的预处理和标度变换的方法。掌握系统采样通道的误差校准方法。

3计算机控制系统的数学描述与分析6学时)

3.1计算机控制系统的数学描述

熟练掌握计算机控制系统的时间域和频域描述方法,掌握计算机控制系统的提升技术及提升算法。

3.2 计算机控制系统的频率响应

掌握计算机控制系统的频率响应计算方法,包括基于提升法的频率响应计算方法和频率响应的直接计算方法。

3.3 计算机控制系统的鲁棒稳定性分析

掌握对象的不确定性描述及小增益定理,掌握基于提升技术和离散不确定性等价法的计算机控制系统的鲁棒稳定性分析方法。

4 计算机控制系统的数字控制器设计(10学时)

4.1数字控制器的间接设计

熟练掌握数字控制器的间接设计方法的设计原理、特点和设计步骤,掌握间接设计方法和直接设计方法的区别。

4.2 数字PID控制算法及其改进

熟练掌握数字PID控制的原理以及实现方法,熟练掌握位置式和增量式PID算式及数字PID的改进方法。

4.3数字PID控制器的参数整定

熟练掌握计算机控制系统中采样周期的选择依据及选择过程,熟练掌握数字PID控制算法的参数整定方法及其软件实现。

4.4 复杂控制方法

熟练掌握串级控制算法的控制原理及算法结构、掌握前馈-反馈控制算法。

4.5 数字控制器的直接设计

熟练掌握数字控制器的直接设计方法的设计原理、特点、方法和设计步骤。

4.6 具有纯滞后对象的控制系统设计

掌握计算机控制系统的史密斯预估控制算法及达林(Dahlin)控制算法。

5 计算机控制系统设计和应用(6学时)

5.1计算机控制系统硬件设计

根据具体的控制任务选择主控制芯片,设计系统的各硬件模块,重点掌握系统的过程通道的抗干扰技术及系统的供电与接地技术。

    1. 计算机控制系统软件设计

重点掌握定时采样、数字滤波程序、标度变换、数字控制器实现和特殊处理以及软件抗干扰等内容。

5.3 计算机控制系统的应用设计举例

了解计算机控制系统设计的步骤和原则,结合具体的计算机控制系统(2-3个)学习系统的设计方法,在了解系统的应用背景、技术指标等的基础上,重点掌握系统的总体方案、控制方法、软硬的具体实现等内容。

五、教学方法及手段

本课程以课堂教学为主,实验为辅,适当采用讨论式教学模式,利用多媒体教学课件作为辅助教学手段。授课时提倡教师与自己科研项目相结合进行讲授,授课内容要体现当今计算机控制技术的发展。

六、实验(或)上机内容

实验一:直流电机闭环调速实验(8学时)。

实验二:直流电机位置伺服系统系统实验(8学时)。

实验六:一阶机械臂位置控制系统设计实验(8学时)。

实验内容为以上三个题目任选其一。

七、前续课程、后续课程

前续课程:自动控制理论、微型计算机原理及接口技术、检测与转换技术。

八、参考教材及学习资源

教材:

[1] 李元春.计算机控制系统(2).高等教育出版社,2009.

[2] 于海生.微型计算机控制技术.清华大学出版社,1999.

主要参考资料:

[1] 王锦标.计算机控制系统.清华大学出版社,2004.

[2] 潘新民,王燕芳.微型计算机控制技术.高等教育出版社,2001.

九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

(1) 系统掌握计算机控制系统的基本理论及一些典型的设计方法

(2) 能够利用计算机实现工业过程的自动控制,解决实际工程问题

考试

80%

具备一定的创新能力和专业素质,具备理论与工程实际相结合的能力

考查

20%

电力电子技术课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404109

课程中文名称:电力电子技术

课程英文名称PowerElectronics

课程性质:专业核心课程

开课专业:自动化、电气工程及其自动化

开课学期5

总学时40(其中理论40学时,实验0学时)

总学分2.5

二、课程目标

通过对电力电子器件、主电路计算及保护、驱动电路、交流-直流(AC-DC)变流电路、直流-直流(DC-DC)变流电路、直流-交流(DC-AC)逆变电路、交流-交流(AC-AC)调频、调压电路、PWM控制技术、软开关技术等内容的学习;使学生了解电力电子学科的前沿发展现状和发展趋势;掌握各类功率变换电路的基本原理、控制方法、参数计算;掌握电力电子技术的分析工具和分析方法,使学生具有设计、调试、分析电力电子变换装置的能力,为电力拖动控制系统、特种电机及应用、运动控制系统等后续课程的学习打好基础。

三、教学基本要求

1)了解电力电子技术的国内外发展现状、今后的发展趋势。

2)掌握电力二极管、晶闸管(SCR)、可关断晶闸管(GTO)、电力场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法;

3)了解电力晶体管(GTR)的结构、原理、特性和使用方法;

4)掌握各种AC-DC整流电路的工作原理、波形分析和各种负载对电路的影响,并能对上述电路进行初步的设计计算;

5)掌握DC-DC变流电路、DC-AC逆变电路的结构特点、工作原理、波形分析和控制方法;掌握AC-AC调频、调压电路的原理和特点。

6)掌握PWM技术的工作原理和控制特性;掌握软开关技术的基本原理、分类及典型软开关电路的工作过程;

7)掌握电力电子器件的驱动电路、保护电路,了解电力电子器件的串并联技术。

8)掌握晶闸管直流电动机系统,掌握直流可逆电力拖动系统。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(1学时)

掌握电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容和发展历史,电能变换技术在国民经济中的作用及其发展前景,电力电子器件特点及其技术应用,了解本课程在专业中的地位、任务及教学基本要求。

2电力电子器件(7学时)

掌握电力二极管,重点掌握半控型器件SCR工作原理、电气特性、主要参数,重点掌握典型全控型器件GTOMOSFETIGBT工作原理、电气特性、主要参数。

3 整流电路 (12学时)

重点掌握单相可控整流电路、三相可控整流电路的结构、工作原理、电气性能、波形分析方法和参数计算,掌握变压器漏抗对整流电路的影响,了解整流电路的谐波和功率因数, 掌握整流电路的有源逆变工作原理,了解相位控制电路的驱动控制。

4 逆变电路 (5学时)

掌握电力电子器件的换流方式,熟练掌握电压型逆变电路,掌握电流型逆变电路,了解多重逆变电路和多电平逆变电路。

5直流-直流变流电路 (3学时)

重点掌握降压斩波电路,升压斩波电路,掌握升降压斩波电路、库克电路(Cuk电路),掌握复合斩波电路及多相多重斩波电路。

6交流-交流电力变换电路 (3学时)

掌握交流调压的基本原理和电路,掌握单相、三相相控式交流调压电路、掌握交—交变频电路,掌握交流调功电路,了解交流电子开关。

7 脉宽调制(PWM)技术 (4学时)

熟练掌握PWM控制的基本原理与逆变电路的控制方式,掌握PWM波形的生成方法,了解PWM逆变电路的谐波分析方法与谐波消除方法,掌握跟踪型PWM控制技术,掌握PWM整流电路及其控制方法。

8软开关技术 (2学时)

掌握软开关的基本概念,掌握软开关技术的分类,了解零电压、零电流变换器。

9 电力电子器件应用的共性问题 (2学时)

掌握包括SCRGTOMOSFETIGBT 等电力电子器件的驱动电路,掌握电力电子器件的保护电路,掌握电力电子器件的串并联技术。

10 电力电子技术的应用 (1学时)

掌握工作于整流状态时和工作于有源逆变状态时晶闸管直流电动机系统,掌握直流可逆电力拖动系统。

五、教学方法及手段

为适应新的课程内容体系,采用新方法、新手段进行教学,采用多媒体课件教学,将科研课题中的经验引入教学,与理论授课同步结合吸引学生的注意力。启发式教学,课堂提问与测试、课后作业相结合的教学方式,及时解决学生学习中遇到的问题。探索多种形式的教学、考核方式,强调期末考试、平均考核并重,实验操作、理论考试并重。弱化当前普遍存在的传统的灌输式的教学方式,体现学生是学习的主体,引导学生“在学习中研究、在研究中学习”,激发学生的学习兴趣,培养学生的创新意识。

六、实验(或)上机内容

七、前续课程、后续课程

前续课程:电路基础、模拟电子技术、数字电子技术。

后续课程:电力拖动控制系统(一)、电力拖动控制系统(二)、特种电机及应用、运动控制系统、电力系统分析(二)。

八、参考教材及学习资源

  1. 王兆安.电力电子技术(第5版).北京:机械工业出版社,2009

  2. Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins. Power Electronics-Converters, Applications, and Design[M]. Beijing: Higher Education Publishing Company, 2004

  3. 贺益康,潘再平. 电力电子技术(第2版). 北京:科学出版社,2013

  4. 徐德鸿.电力电子技术[M].北京:科学出版社,2006.8



九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

1)(3)(7

平时测验及到课率

10%

2-8

闭卷考试

90%

运动控制系统课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号:201404110

课程中文名称:运动控制系统

课程英文名称:MotionControl System

课程性质:专业核心课程

考核方式:考试

开课专业:自动化

开课学期:6

总学时:48(其中理论40学时,实验8学时)

总学分:3

二、课程目

本课程是自动化学院自动化专业核心课程。通过学习运动控制系统的相关知识,使学生掌握运动控制系统的组成和控制规律;使学生掌握直流电动机调速系统、交流电动机调速系统静动态特性以及控制系统的工程设计方法;使学生在综合运用自动控制元件、电力电子技术和自动控制原理等专业基础知识的基础上,具备分析、研究和设计各类运动控制系统的能力。

三、教学基本要求

  1. 掌握单闭环直流运动控制系统的构成,能够进行静、动态分析;

  2. 掌握双闭环直流运动控制系统的构成,能够进行静、动态分析;

  3. 掌握异步电动机的运动控制;

  4. 掌握同步电动机的运动控制。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

了解运动控制系统的发展,掌握负载转矩特性。

2转速反馈控制的直流调速系统(8学时)

2.1 熟练掌握他励直流电动机的机械特性;熟练掌握他励直流电动机的起动、制动和调速方法;

2.2掌握直流调速用的可控电源;熟练掌握反馈控制闭环运动控制系统的组成和静特性;熟练掌握反馈控制闭环运动控制系统的稳态分析和动态分析

2.3熟练掌握有静差运动控制系统和无静差运动控制系统的控制规律。

2.4 熟练掌握电流截止负反馈及其静特性

3 转速、电流双闭环直流运动控制系统(6学时)

3.1熟练掌握转速、电流双闭环运动控制系统的组成及其静特性;熟练掌握转速、电流双闭环运动控制系统的动态性能分析;

3.2熟练掌握调节器的工程设计法;

3.3掌握按工程设计方法设计双闭环运动控制的电流调节器和转速调节器

4可逆控制和弱磁控制直流调速系统(4学时)

掌握直流PWM可逆调速系统、V-M可逆直流调速系统

5 基于稳态模型的异步电动机调速系统(12学时)

5.1熟练掌握三相异步电动机基本结构、原理、机械特性;

5.2熟练掌握三相异步电动机;熟练掌握三相异步电动机的运行运转状态;

5.3 掌握异步电动机的稳态数学模型和调速方法、异步电动机调压调速;

5.4 熟练异步电动机的变压变频调速原理、机械特性,基频以下的电压补偿控制

5.5 掌握交直交PWM变频器主电路、PWM控制技术;掌握转差频率控制

6基于动态模型的异步电动机调速系统(4学时)

6.1了解异步电动机的动态数学模型,掌握坐标变换,以及异步电动机在正交坐标系上的动态数学模型;

6.2掌握异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统、异步电动机按定子磁链定向的直接转矩控制系统

7 绕线转子异步电动机双馈调速系统(2学时)

掌握绕线转子异步电动机双馈调速工作原理、串级调速系统原理、机械特性特征

8 同步电动机的变压变频调速系统(2学时)

8.1掌握同步电动机调速系统的类型,了解转速开环恒压频比控制同步电动机群调速系统;

8.2掌握他控同步电机变频调速基本结构和原理、自控同步电机变频调速基本结构和原理。

五、教学方法及手段

授课教师主要以课堂讲授为主,以课堂研讨为辅。在教学过程中充分应用录像、动画、图示等多媒体辅助课件、网络辅助教学等现代化手段的教学方法。学生可以通过教师的讲授、课堂研讨、课后习题、系统仿真、多媒体教学软件进行预习和复习等形式的综合应用来完成学习过程。

六、实验(或)上机内容

实验:直流电机双闭环运动控制系统实验(8学时)

七、前续课程、后续课程

先修课程:自动控制元件、电力电子技术、自动控制理论。

八、参考教材及学习资源

教材:

[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统—运动控制系统(第四版)[M].北京:机械工业出版社,2011.

主要参考资料:

[1] 顾绳谷主编.电机及拖动基础(下册)(第四版)[M].北京:机械工业出版社,2006

[2]克里斯南(KrishnanR.).永磁无刷电机及其驱动技术[M].北京:机械工业出版社,2013.

[3]张崇伟.运动控制系统[M].武汉:武汉理工大学出版社,2001

[4]赵凯岐.电力拖动控制系统设计与实验技术[M].哈尔滨:黑龙江人民出版社,2008

[5]尔桂花.运动控制系统[M].北京:清华大学出版社,2002.10

九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

(1) 掌握单闭环直流运动控制系统的构成,能够进行静、动态分析;

(2) 掌握双闭环直流运动控制系统的构成,能够进行静、动态分析;

(3) 掌握异步电动机的运动控制;

(4) 掌握同步电动机的运动控制

闭卷考试

70%

掌握直流运动控制系统调试的基本方法,培养学生动手能力

实验

15%

能够熟练对双闭环直流运动控制系统进行仿真

课堂探讨

5%

其他

到课情况

10%

船舶控制系统课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404111

课程中文名称:船舶控制系统

课程英文名称ShipControl System

课程性质:专业核心课程

开课专业:自动化

开课学期7

总学时48(其中理论32学时,实验8学时,上机8学时)

总学分3

二、课程目标

本课程是船舶自动化方向的重要专业主干课,教授该方向必备的最基本的船舶运动及姿态控制原理基础知识。目前,船舶控制理论日趋完善,各类船舶控制装置与系统种类丰富,并且日益与其他学科领域相互渗透,发展迅速。本课程的目的与任务是:学习船舶控制原理和船舶控制系统基础知识,结合自动控制理论和工程设计方法,针对典型的船舶控制装置与系统,进行结构、组成及工作原理的分析。通过本课程学习,使学生掌握船舶的控制基本原理及其典型船舶装置与系统的种类、组成及原理。

三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)

通过学习,学生应掌握以下各个方面的知识:

  1. 船舶运动控制基本原理;

  2. 船舶控制装置与系统的分类与功能;

  3. 各类船舶控制装置与系统的组成和工作原理;

  4. 典型船舶控制装置与系统的设计和计算。

通过本课程学习,在船舶控制理论的基础上,根据实际工程需要,使学生具有完成

船舶特种装置与系统设计和选型计算的能力。理论结合实际,培养学生进行船舶特种装置与系统的设计创新素质,提高独立研究能力。课程中结合科研项目相关内容,提高学生工程实践能力。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

1.1 船舶运动控制原理现状、发展趋势以及应用

1.2船舶控制装置与系统现状、发展与技术应用

2船舶运动基本原理(6学时)

2.1船体运动学分析与建模

2.2船舶操纵性能分析

2.3船舶运动控制翼的介绍及其基本水动力特性

3环境扰动分析(2学时)

3.1波浪分类及其性能分析

3.2扰动力分析

4 船舶航向控制及操舵装置(8学时)

4.1船舶航行控制装置及其性能分析

4.2航向控制系统及控制器设计

5船舶减摇控制及减摇装置(8学时)

5.1船舶减装置及其性能分析

5.2减摇控制系统及控制器设计

6 其他典型控制装置与系统(6学时)

6.1 船舶动力定位系统

6.2潜艇(潜器)运动姿态控制系统

6.3 水翼艇运动姿态控制系统

五、教学方法及手段

板书、多媒体教学及试验教学相结合。结合课程要求,使用课程多媒体教学方案(包括:课件库、课件、多媒体讲稿等)。依托实验室的资源优势,实现理论教学、演示试验和学生动手试验三者的有机结合。



六、实验(或)上机内容

实验一:船舶运动仿真及其控制装置特性分析;

实验二:船舶航向控制系统仿真和实验;

实验三:船舶减摇控制系统仿真和实验;

试验四:船舶航行姿态综合控制系统仿真和实验。

七、前续课程、后续课程

高等数学、线性代数、概率论与数理统计、自动控制理论

八、参考教材及学习资源

  1. 李殿璞.船舶运动与建模(第二版).国防工业出版社,2008

  2. 金鸿章.船舶控制原理(第二版).哈尔滨工程大学出版社,2013

  3. 王科俊.海浪运动体控制原理. 哈尔滨工程大学出版社,2005

  4. 金鸿章.船舶特种装置控制系统.国防工业出版社,1995

  5. 刘胜.现代船舶控制工程. 科学出版社,2010

九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

实验及上机成绩

实验及上机报告

20%

期末考试

开卷考试

80%

工业过程控制课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号:201404112

课程中文名称:工业过程控制

课程英文名称:IndustryProcess Control

课程性质:专业核心课程

开课专业:自动化

开课学期:6

总学时:40(其中理论32学时,实验8学时)

总学分:2.5

二、课程目标

本课程是在修完电子技术基础、自动控制理论和微机原理及应用等课程以后开设的控制类专业课,通过本课程的学习可以掌握典型自动化装置和仪表的工作原理与工作性能,及工业过程控制系统分析、设计方法。
它的主要任务是:使学生了解工业自动化发展的动态和趋势,掌握工业过程对象的分类建模方法。了解工业过程控制系统的结构和组成,掌握工业自动化装置和控制系统的有关专业基础知识;使学生具备从事工业过程控制系统的设计、仪表选型、校验、调试、参数整定等工作的专业知识和工作能力。

三、教学基本要求

为培养学生解决实际问题能力和创新能力,本课程结合理论教学配合有8学时实验,通过这些教学活动,学生应达到下列要求:
1)了解工业过程控制系统的发展、应用及其在本专业学科领域的地位与作用。

2)过程控制系统的基本概念,过程控制系统的组成,特点及其分类。

3)工业过程控制典型参数(温度、压力、流量、物位)检测与变送的原理和选用。

4)调节器,执行器工作原理,性能特点及选用。PID调节器控制规律特点,及对调节质量的影响。

5)被控过程数学模型常用建模方法。

6)单回路反馈控制系统的设计方法,参数整定方法。

7)串级控制,复合控制系统,实现特殊要求控制系统的设计原则,参数整定方法。

8)集散控制系统组成原理及设计方法。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

了解工业过程控制的特点、发展概况,掌握过程控制系统的组成、分类及性能指标。

2 过程参数检测仪表(6学时)

掌握温度检测仪表、压力检测仪表、流量检测仪表、物位检测仪表组成原理,掌握仪表特性及选用方法。

3 控制仪表(6学时)

掌握工业常用控制器基本控制规律及特点、重点掌握DDZ-Ⅲ型调节器、可编程序数字调节器组成原理,掌握控制仪表特点及选用方法。

4 执行器及安全栅(6学时)

掌握执行器基本知识,重点掌握气动调节阀、电动调节阀,智能式调节阀组成原理,掌握调节阀流量特性及调节阀选用方法。了解安全栅结构原理及安全防暴知识。

5 被控过程数学模型(4学时)

了解被控过程数学模型的作用与要求,建立被控过程数学模型的方法,掌握机理建模方法,重点掌握实验法建模方法。

6 简单控制系统的设计与参数整定(6学时)

掌握简单控制系统设计内容、步骤,重点掌握调节规律对控制品质的影响与调节规律选择,掌握调节器参数的工程整定方法,掌握简单控制系统分析、设计方法。

7 复杂控制系统(10学时)

重点掌握串级控制系统、前馈控制系统组成原理、特点、应用场合,掌握串级控制系统、前馈控制系统分析、设计方法了解大滞后过程控制系统、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、解耦控制系统、集散控制系统组成及特点,掌握数字控制系统设计方法。

五、教学方法及手段

理论教学与实验相结合,应用多媒体教学CAI课件。

六、实验(或)上机内容

实验一:单容/双容水箱液位数学模型的测定实验(2学时)

实验二:基于PLC的单容水箱液位定值控制实验(2学时)

实验三:基于PLC的锅炉复杂控制实验(4学时)

七、前续课程、后续课程

本科程的前续课程为电工基础,模拟电子技术,数字电子技术,微机原理及应用,自动控制理论等。

八、参考教材及学习资源

教材: 《过程控制及仪表》王再英等 机械工业出版社,200511

主要参考书:《过程控制系统》 林锦国 东南大学出版社 ,20021

       《过程控制及自动化仪表》侯志林 机械工业出版社,199812

《过程控制及仪表》邵裕森 高教出版社,20006

九、考核方式(需说明开卷、闭卷、大论文等考核形式以及平时成绩所占比例等内容)

开卷考试,重点考核学生系统分析与设计的能力。考试成绩占总成绩80%;平时与实验成绩占总成绩20%

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

全部教学内容

开卷考试

80%

系统分析和设计习题

课后习题

10%

实验

实验表现及实验报告

10%

现代传感器原理及应用课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号:201404113

课程中文名称:现代传感器原理及应用

课程英文名称:Principleand Applicationof ModernSensor

课程性质:专业核心课程

开课专业:测控技术与仪器

开课学期:7

总学时:32 (其中理论32学时,实验0学时)

总学分:2

二、课程目标

课程总目标:通过本门课程的学习,使学生掌握现代传感器的一些基本概念、基本理论、传感器设计及制造工艺技术,学生通过运用传感器设计与制造方法,结合具体应用实践案例,能达到理论联系实际、活学活用的基本目标,提高学生的传感器设计能力及应用技能,并使学生养成善于观察、独立思考的习惯,同时强化学生的职业道德意识和职业素质养成意识。

1)知识与技能目标

通过学习,学生能够掌握现代传感器制造工艺技术和传感器的设计方法,掌握现代传感器的基本物理效应、化学效应、生物效应的工作原理及典型结构,了解传感器的测试与标定方法,建立完整的现代传感器的概念,具备对现代传感器的功能分析、结构设计能力。

2)过程与方法目标

本课程在教学过程中,注重理论基础知识,配合工程应用案例进一步理解传感器相关的基础理论,突出学生主体,将相关的科研成果融入到理论教学中,启发学生注重理论知识学习,善于观察思考,培养独立分析问题与解决问题能力,使学生能够灵活运用所学理论知识与方法,体现注重实际应用技能的培养目标。

三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)

1)掌握现代传感器的基本概念、敏感效应及工作原理、应用领域及研究现状;

2)具有运用现代传感器设计方法与制造技术进行实际问题分析和敏感结构设计能力;

3)具备自主学习能力和创新意识。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

1.1现代传感器的概念、用途、发展历史、发展趋势,国内外现状;

1.2现代传感器的功能材料、设计方法、制造工艺技术、信号处理技术。

2 丝式传感器 (4学时)

2.1热丝流量传感器——基本工作原理,传感器结构设计,传感器制造工艺技术;流量标定方法,传感器特性方程建立,工程应用实例。 

2.2丝式热导传感器——热导池检测原理,传感器结构设计,氢分析仪工程应用实例。

2.3热线式传感器——基本工作原理,催化机理,传感器结构设计,传感器制造工艺技术;气体静态标定方法,传感器分段式特性方程建立,酒精检测应用实例。

3 厚膜传感器(4学时)

3.1厚膜压力传感器——基本工作原理,传感器结构,传感器结构及电极图形设计,传感器制造工艺技术;工程应用实例。 

3.2厚膜温度传感器——基本工作原理,传感器功能结构,敏感线条结构设计,温度标定方法,传感器分段式特性方程建立,工程应用实例。

3.3厚膜气体传感器——半导体式工作原理,传感器敏感材料、加热材料、载体材料,传感器阵列式结构设计,丝网印刷制造工艺技术;气体动态标定方法,工程应用实例。

4 HTCC传感器 (4学时)

4.1浓差电池氧传感器——基本工作原理,传感器结构及功能材料,传感器结构及电极图形设计,传感器制造工艺技术;工程应用实例。 

4.2极限电流氧传感器——基本工作原理,应用环境特点,极限电流型结构设计,电极图形设计,传感器HTCC制造工艺技术;氧气标定方法,传感器特性曲线,工程应用实例。

4.3分压型氧传感器——基本工作原理,应用环境特点,分压型结构设计,分层丝网印刷及互连技术、叠层技术、等静压技术、烧结技术,工程应用实例。

5 薄膜传感器(6学时)

5.1薄膜压力传感器——基本工作原理,功能结构设计方法,真空蒸发成膜工艺技术,传感器封装技术,信号转换电路,温度误差串并联补偿。压力标定技术,测量数据处理方法,工程应用实例。 

5.2薄膜风速、风向传感器——基本工作原理,结构设计方法,溅射成膜工艺技术,风洞标定技术,工程应用实例。 

5.3薄膜湿度传感器——基本工作原理,高分子敏感材料,基底及电极功能结构,旋涂成膜工艺技术,应用环境特点,分压型、分流型、包和盐法标定技术,工程应用实例。

6 红外传感器(4时) 

红外辐射的基本知识,红外测温原理、红外气体传感器基本原理,红外气体传感器基本结构和组成,滤光片制造方法、探测器制造方法,红外瓦斯气体传感器工程应用举例,性能参数,应用问题,发展方向。

7 电化学传感器(2学时)

电化学传感器基本工作原理,传感器结构,制造工艺技术,传感器封装技术,信号转换电路,应用技术,技术瓶颈及发展方向。工程应用实例。

8 MEMS传感器(讲课2学时)

MEMS传感器技术的发展及现状,MEMS传感器特点,集成化MEMS传感器、阵列化MEMS传感器、网络化MEMS传感器应用。

9 生物传感器(讲课2学时)

生物分子传感器、酶传感器、微生物传感器、免疫传感器、生物电子学传感器、仿生学传感器基本结构,工作原理,功能材料,生物传感技术工程应用举例。

10 传感器发展展望(讲课2学时)

传感器性能改善的技术途径,传感器制造的先进工艺技术方向,国际传感器的发展趋势热点;国内外知名研究单位及生产厂商;传感器在物联网、智慧农业、数字化矿山、智能家居应用。

五、教学方法及手段(含现代化教学手段及研究性教学方法)

课堂讲授,课堂多媒体课件,网上资源库,网络在线交流。

六、实验(或)上机内容

七、前续课程、后续课程

前续课程:大学物理A、模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计与分析、微型计算机原理与接口技术,检测检测与转换技术。

八、参考教材及学习资源

  1. 张洪润,张亚凡,邓洪敏.传感器原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2008.7.

  2. 王汝琳,王咏涛.红外检测技术[M].北京:化工工业出版社,2006.6.

  3. 单成祥.传感器的理论与设计基础及其应用[M].北京:国防工业出版社,1999.8

  4. 彭军.传感器与检测技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003.11

  5. 樊尚春,刘广玉.新型传感技术及应用[M].北京:中国电力出版社,2005.8

  6. 朱利安W.加德纳,微传感器MEMS与智能器件[M].北京:中国计量出版社,2007.9

九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

了解现代传感器的基本概念、应用领域、研究现状、研究热点问题;

课堂研讨

10%

掌握现代传感器的敏感效应及工作原理;

具有运用现代传感器设计思想对传感器敏感结构分析能力;

具有运用先进传感器制造技术解决实际问题能力;

熟悉典型传感器的测试与标定技术;

闭卷考试

80%

具备创新意识

创意设计

10%

惯性器件及应用课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404114

课程中文名称:惯性器件及应用

课程英文名称InertialSensor and Application

课程性质:专业核心课程

开课专业:测控技术与仪器

开课学期5

总学时40 (其中理论36学时,实验4学时)

总学分2.5

二、课程目标

惯性器件是惯性系统的核心部件,广泛应用于军事和国民经济诸多领域。通过本课程的学习,使学生了解惯性技术的研究内容和应用领域,掌握主要惯性器件的理论基础知识和工作原理,掌握惯性器件的测试原理和方法,为后续课程的学习打下良好的基础。

三、教学基本要求

通过本课程学习,使学生应用基本动力学知识,掌握主要惯性器件的基本理论及分析方法,能够解决惯性系统设计和应用中的基本问题,具备惯性系统分析与实验设计能力。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(1学时)

1.1 惯性器件的基本分类、组成

1.2惯性器件的应用领域及发展趋势

2 刚体转子陀螺仪的力学基础(5学时)

2.1刚体定点转动的数学描述方法

2.2哥氏定理与哥氏加速度、刚体定点转动的角动量定理和欧拉方程

2.3 定点转动的四元数描述方法

3 加速度的测量与加速度计(5学时)

3.1加速度的测量原理

3.2摆氏加速度计、挠性加速度计和陀螺积分加速度计的结构及工作原理

3.3微机械加速度计的测量原理与信号处理方法

4 旋转质量陀螺仪的基本特性及动力学方程(5学时)

4.1自由陀螺仪的基本特性

4.2二自由度陀螺仪的运动方程和基本运动特性分析

4.3单自由度陀螺仪的运动方程和基本运动特性分析

5典型刚体转子陀螺仪的基本结构及组成(4学时)

5.1三浮陀螺仪、静电陀螺仪的基本组成和工作原理

5.2动力调谐陀螺仪的基本组成和工作原理

6 振动陀螺仪的基本工作原理及结构(6学时)

6.1石英音叉陀螺仪的基本工作原理及结构

6.2半球谐振陀螺仪的基本工作原理及组成

6.3硅微陀螺仪的基本工作原理及组成

7光学角速度敏感器(6学时)

7.1光学角速度敏感器的一般原理

7.2环形激光陀螺仪

7.3干涉式光纤陀螺仪

8惯性器件的应用简介(4学时)

8.1陀螺仪表及其组成

8.2惯性导航系统及其基本组成

五、教学方法及手段

使用多媒体课件授课。

六、实验(或)上机内容

实验一:自由陀螺仪的三大特性。

实验二:自由陀螺仪相对地球的视运动。

实验三:陀螺漂移的多位置测试。

实验四:线加速度计的静态测试

七、前续课程、后续课程

前续课程:大学物理A、理论力学B、自动控制理论

后续课程:惯性导航系统

八、参考教材及学习资源

  1. 刘繁明.惯性器件及应用.哈尔滨工业大学出版社,2013

  2. 吴俊伟.惯性技术基础.哈尔滨工程大学出版社,2005

  3. 刘希珠.雷田玉.陀螺力学基础. 清华大学出版社,1987

  4. 陆恺.陀螺仪原理及应用.国防工业出版社,1981

  5. 杨培根.光电惯性技术.兵器工业出版社,1999

九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

刚体转子陀螺仪的力学基础

开卷笔试

10%

旋转质量陀螺仪的基本特性及动力学方程

开卷笔试

15%

全部教学内容

闭卷笔试

75%

惯性导航系统原理课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号:201404115

课程中文名称惯性导航系统原理

课程英文名称Principleof Inertial Navigation System

课程性质专业核心课程

开课专业测控技术与仪器

开课学期7

总学时32 (其中理论32学时,实验0学时)

总学分2

二、课程目标

本课程是测控技术与仪器专业的一门专业核心课程。

通过本课程的学习使该专业学生掌握惯性导航系统的基本理论与技术,对惯性导航系统设计思路有较深理解,具有惯性导航仪器设备的研发和应用能力,能在与惯性导航相关的企业、科研部门从事该领域的研究、设计制造、应用以及科研管理工作。

三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)

  1. 具有灵活运用惯性导航系统常用坐标系及其坐标变换方法。

  2. 具有应用当地水平指北平台惯导系统基本运动方程和误差方程,进行系统静态、动态误差分析的能力。

  3. 具有应用惯导系统初始对准方法的能力,解决系统水平、方位对准的问题。

  4. 具备应用多种捷联姿态矩阵即时修正算法的能力。

  5. 掌握旋转矢量,旋转矢量微分方程的概念和意义,具有应用它们解决系统高动态误差补偿问题。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(4学时)

1.1 导航定位的几何原理

1.2 直接导航定位法

1.3 间接导航定位法

1.4 推算定位导航方法

2 惯性导航基础知识(5学时)

2.1 惯导系统基本工作原理

2.2 惯导系统的基本概况和发展动态

2.3地球椭球体描述及重力的定义

2.4 坐标系定义

2.5 坐标系间的相互关系及坐标变换

2.6 绝对运动加速度表示

3 惯导系统的类型及主要部件(7学时)

3.1 空间稳定型惯导系统

3.2 当地水平固定指北惯导系统

3.3 当地水平自由方位惯导系统

3.4 当地水平游动方位惯导系统

3.5 陀螺仪

3.6 加速度计

3.7 惯性稳定平台

4 无阻尼惯导系统分析(8学时)

4.1舒勒原理及在惯性系统中的应用

4.2 当地水平固定指北平台式系统基本方程

4.3当地水平固定指北平台式系统误差分析

4.4 系统误差源影响分析

5惯导系统初始对准及标校(4学时)

5.1 初始对准的概念和作用

5.2 系统精对准设计

5.3 惯导系统的常值漂移校正

6 捷联惯导系统分析及其算法(4学时)

6.1 捷联系统基本原理

6.2 捷联姿态矩阵概念

6.3 欧拉角法与方向余弦法

6.4 四元数的概念及其四元数坐标变换

6.5 四元数姿态更新算法

6.6 旋转矢量算法

五、教学方法及手段(含现代化教学手段及研究性教学方法)

课堂教学,板书和多媒体相结合。

六、实验(或)上机内容

七、前续课程、后续课程

前续课程:自动控制理论、惯性器件及应用。

后续课程:组合导航系统

八、参考教材及学习资源

  1. 黄德鸣,程禄.惯性导航系统(第一版).国防科技出版社,1986.

  2. 陈哲.捷联惯导系统原理(第一版).宇航出版社,1986.

九、考核方式

闭卷考试卷面成绩,占总成绩的100%

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

1)、(2)、(3)、(4)、(5

闭卷考试

100%

惯性器件与系统测试技术课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404116

课程中文名称:惯性器件及系统测试技术

课程英文名称Inertialsensors and system testing

课程性质:专业核心课程

开课专业:测控技术与仪器

开课学期7

总学时40(其中理论32学时,实验8学时)

总学分2.5

二、课程目标

通过本课程的学习,使本科生掌握惯性器件及系统(主要以光纤陀螺仪、挠性石英加速度计、捷联惯性测量装置为例)的误差类型、产生原因,学会分析惯性器件及系统的静态、动态及环境误差模型,了解国内外惯性器件及系统的测试设备,掌握惯性器件及系统的测试、数据处理及评估方法,掌握误差模型参数的标定及辨识方法。

通过本课程的学习,使学生熟悉测试设备、会操作测试设备,了解测试方法;具备数据分析及处理能力;培养学生对惯性器件及系统的工程技术能力、测试能力、分析能力、研究能力。

三、教学基本要求

通过本课程的学习,使学生具备应用所学的惯性导航知识、信号处理等专业知识能力,能够解决专业领域的工程实践问题的能力,具备测控技术与仪器专业应有的熟悉测试设备的基本原理,掌握测试、建模方法;具备数据分析及误差处理能力;培养学生具备对惯性器件及系统的工程设计、测试、分析、研究等的素质。

通过本课程的学习,回答六个问题,真正掌握这些技能:

  1. 为什么测试?

  2. 测什么?

  3. 用什么测?

  4. 如何测?

  5. 数据如何分析处理?

  6. 如何评价?

四、教学内容与学时分配

1 概述(2学时)

    1. 惯性器件及系统测试技术的基本概念

    2. 惯性器件及系统精度评定

    3. 本课程的主要内容及与其他课程的关联

2 惯性器件及系统测试内容(4学时)

2.1 加速度计测试内容

2.2 陀螺仪测试内容

2.3 惯性导航系统测试内容

3 惯性器件及系统测试方法(4学时)

3.1测试系统

3.2 数据采集

3.3静态测试法

3.4 动态测试法

3.4 固定位置综合误差测试法

4 惯性器件及系统的测试设备(6学时)

4.1 常用测试设备及其原理

4.2 试验场地

4.3基准传递设备

5 惯性器件及系统的误差模型参数测试(4学时)

5.1 加速度计误差模型参数测试

5.2陀螺仪误差模型参数测试

5.3惯性测量系统误差模型参数测试

6惯性器件及系统的环境适应性测试(4学时)

6.1 高低温环境测试

6.2 摇摆环境测试

6.3 振动环静测试

6.4 电磁环境测试

6.5 可靠性测试

6.6 惯性导航系统陆地运动试验

6误差原理及传递与合成(3学时)

6.1 误差概念

6.2 误差的传递与合成

6.3 误差分配实例

7 测试数据分析及处理(3学时)

7.1 数据分析

7.2 数据处理

8惯性器件及系统的性能评估(2学时)

8.1 性能评估指标

8.2性能评估方法

8.3 性能评估实例

五、教学方法及手段

PPT、试验

六、实验(或)上机内容

实验一:惯性器件及系统测试实验

实验二:惯性器件及系统的参数测试实验

实验三:惯性器件及系统环境测试

试验四:惯性导航系统性能评估试验

七、前续课程、后续课程

前续课程:惯性器件及其应用、检测技术

后续课程:惯性导航

八、参考教材及学习资源

[1] 何昆鹏.惯性器件及系统测试技术.哈尔滨工程大学出版社,2013

[2] 毛奔.惯性器件及与建模.哈尔滨工程大学出版社,2007

[3] 严恭敏.惯导仪器测试与数据分析.国防工业出版社,2012.

[4]张树侠.捷联式惯性导航系统.国防工业出版社1997.

[5]张天光译.捷联式惯性导航技术(第2版).国防工业出版社,2010.

[6]姜复兴.惯导测试设备原理与应用.哈尔滨工业大学出版社,1998.

九、考核方式

闭卷考试成绩占85%,实验报告占15%

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

惯性器件及系统测试内容

闭卷考试

10%

惯性器件及系统测试方法

闭卷考试

12%

惯性器件及系统的测试设备

闭卷考试

10%

惯性器件及系统的误差模型参数测试

闭卷考试

11%

惯性器件及系统的环境适应性测试

闭卷考试

11%

误差原理及传递与合成

闭卷考试

10%

测试数据分析及处理

闭卷考试

10%

惯性器件及系统的性能评估

闭卷考试

11%

实验

实验报告

15%

精密仪器结构设计课程教学大纲

一、课程基本信息

课程编号:201404117

课程中文名称:精密仪器结构设计

课程英文名称:Designof the instrument and structure

课程性质:专业选修课程

开课专业:测控技术与仪器

开课学期:7

总学时:32(其中理论32学时,实验0学时)

总学分:2

二、课程目标

本课程是一门实践性很强的技术基础课。主要研究精密仪器仪表机构的基本组成、工作原理及其设计基本理论和计算方法。通过课程的学习,培养学生对仪器仪表结构设计的分析和设计能力,对专业培养起到承上启下的作用,为解决工程实际问题奠定机械设计和结构分析的基础。

三、教学基本要求

1.理解和掌握仪器仪表结构设计的基础和理论;

2.具备绘制平面机构简图的能力;

3.掌握仪器仪表中常用机构和零部件的工作原理及设计方法;

4.学会运用已学过的数学、理论力学和金工实习等基础知识独立进行机构设计;

5.培养学生理论联系实际的学习方法和科学作风。

  1. 教学内容与学时分配

绪论

1 仪器仪表概述(1学时)

掌握仪表的常用分类方法和主要性能指标。

2 仪器仪表机构设计基础绪论(1学时)

掌握有关机构的基本概念、运动副的性质、机构运动简图的画法,熟练掌握平面机构的组成原理。

3 仪器仪表零件材料基础(1学时)

掌握有关仪器制造中的常用材料的力学性能和物理性能,适合的工作条件、热处理方法及零件选材的原则。

4 仪器仪表零件结构设计基础(1学时)

掌握仪表的使用对设计的要求和仪器仪表设计的一般步骤。

5 平面连杆机构(2学时)

熟练掌握连杆机构的组成、特点与类型、连杆机构的基本特性,了解连杆机构的演化和连杆机构的三种设计方法。

6 凸轮与间歇运动机构(2学时)

掌握凸轮机构的组成、特点与类型、凸轮机构从动件常用规律以及仪表常用间歇运动机构的原理。

7 摩擦传动及挠性传动机构(2学时)

熟练掌握摩擦传动及挠性传动机构的组成、特点与类型,掌握摩擦轮传动设计和V带传动设计的基本方法。

8 弹性元件(6学时)

8.1 弹性元件概述、片簧(2学时)

熟练掌握弹性元件的工作原理、组成材料、结构形式和片簧的应用与结构。掌握片簧的计算方法。

8.2 平卷弹簧、螺旋弹簧(2学时)

掌握平卷弹簧和螺旋弹簧的分类、结构、材料和应用,以及基本设计计算方法。

8.3 2学时)

掌握膜片和膜盒、波纹管、弹簧管平卷弹簧和螺旋弹簧的分类、结构、材料和应用。

9 支承及导轨(4学时)

熟练掌握相邻构件间相联接的支承和导轨结构、特点和应用,以及摩擦性质和计算。

10 联接(2学时)

熟练掌握在仪表中零件间彼此固定联系时通常采用联接的方法和结构。

11 轴、连轴器和离合器(4学时)

掌握仪器仪表中旋转零件间的联接,熟练掌握轴的类型、材料、轴的设计计算以及连轴器和离合器的分类、性能和应用。

12 示数装置(2学时)

掌握示数装置的设计要求及分类,掌握标尺、指针类型与选用以及示数装置的精读方法。

13 阻尼器和减振器(2学时)

掌握阻尼与阻尼原理、常用阻尼器以及减震与减震原理、减震器的类型、选用及布置。

14 外壳(2学时)

熟练掌握仪器外壳的防护性能与造型要求,掌握机柜及骨架的设计。

五、教学方法及手段

小组研讨、多媒体、模具演示和实例观摩、案例教学及板书等。

六、实验(或)上机内容

七、前续课程、后续课程

先修课程:工程制图、机械设计基础、高等数学、理论力学。

八、参考教材及学习资源

[1]郑晨升.仪表机械结构设计[M],化学工业出版社,2006.4.

[2]解兰昌等.精密仪器仪表机构设计[M],浙江大学出版社,2002.6.

[3]初允锦.仪表结构设计基础(修订本)[M],机械工业出版社,2002.

九、考核方式

闭卷考试,卷面成绩占总成绩的80%,平时作业占20%


教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

1)(2)(3

闭卷考试

80%

平面连杆机构设计的方法

作业

4%

凸轮机构从动件常用规律

作业

4%

摩擦传动选型与设计

作业

4%

摩擦传动基本设计方法

作业

4%

轴的设计计算

作业

4%

电机学课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404118

课程中文名称:电机学

课程英文名称ElectricalMachinery

课程性质:专业核心课程

开课专业:电气工程及其自动化

开课学期4

总学时72(其中理论64学时,实验8学时)

总学分4.5

二、课程目标

电机是进行机电能量转换或传递的装置,亦是电力系统、电力拖动系统中的重要元件。本课程为“电气工程及其自动化”专业的专业核心课程,同时也可以作为电气类其他专业的平台课。通过本课程的学习,使学生掌握典型电机的工作原理和主要结构;掌握电机的基本分析理论,包括磁场、电路、功率、转矩和运行性能的分析;培养学生具备必要的分析、计算和实践技能。通过本课程的学习,为后续专业课程的学习做好理论与技术的准备,为今后从事电气工程及相关专业的工作打下坚实的基础。

三、教学基本要求

通过本课程的学习,既要掌握各种电机的共性问题,又要掌握其个性和特点,还要了解电机的有关工程问题,具体要达到以下基本要求:

1)要求对磁路的基本定律、常用铁磁材料的特性及交、直流磁路的特点有基本的了解。

2)对变压器和三种旋转电机(直流电机、异步电机和同步电机)的基本结构要有一定认识。

3)对变压器中的主磁场和漏磁场、三种旋转电机中气隙磁场的性质和时空关系要有深入的理解。

4)对变压器和三种旋转电机正常稳态运行时的运行原理、分析方法和运行性能要牢固掌握,能正确地建立电压方程和转矩方程,明确能量转换关系,对稳态参数要有清晰的物理概念。

5)能够运用等效电路和复数来计算对称稳态运行时的性能和运行数据。

6)掌握电机的额定值、发热和冷却、各种电机的应用范围、主要性能指标和主要参数的范围、谐波的影响等,以便能结合实际解决具体问题。

7)熟练掌握各种典型电机主要运行特性、稳态参数的测定方法、电机的典型应用、运行过程分析和故障分析等,并能够对典型工况进行理论分析。

8)熟练掌握三相变压器联接组号的判断方法与应用。

9)熟练掌握发电机的建压方法和并联方法。

10)结合课程实验培养学生具备典型系统构建、实验分析的能力。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(1学时)

1.1电机的定义和分类

1.2电机的发展

1.3本课程在本专业中的地位

1.4本课程的主要内容和学习方法。

2磁路(3学时)

2.1磁路的基本参数和基本定律

2.2铁磁材料特性及铁心损耗

2.3直流磁路和交流磁路

3直流电机(12学时)

3.1直流电机基本结构、工作原理、额定值

3.2直流电机的电枢绕组

3.3直流电机的磁动势和磁场

3.4直流电机的感应电动势和电磁转矩

3.5直流电机的基本方程及其应用

3.6直流发电机运行特性

3.7直流电动机的运行特性

3.8直流电机的换向

4变压器(10学时)

4.1变压器基本结构和额定值

4.2单相变压器的空载运行和负载运行

4.3变压器基本方程、等效电路和相量图

4.4变压器参数测定的方法

4.5变压器的运行特性

4.6三相变压器的磁路和电路理论

4.7标幺单位制及其求取方法

4.8变压器并联运行

4.9其它用途变压器及其应用。

5交流电机的绕组及其电动势和磁动势(6学时)

5.1交流电机的基本工作原理

5.2交流绕组分类与应用

5.3三相双层绕组和三相单层绕组

5.4交流电机定子磁动势

5.5交流电机定子感应电势

5.6交流电机中的高次谐波

5.7多相电机及多相绕组的构成与应用

6 感应电动机(14学时)

6.1三相感应电动机的工作原理、结构与额定值

6.2三相感应电动机的磁动势和磁场

6.3三相感应电动机的等效电路、基本方程和相量图及其应用

6.4三相感应电动机的参数测定

6.5三相感应电动机的工作特性

6.6单相感应电动机和直线电机

7同步电机的稳态分析(15学时)

7.1同步电机工作原理、基本结构、励磁方式和额定值

7.2隐极同步发电机的磁场、电枢反应、电压方程式、等效电路、相量图

7.3双反应理论与凸极同步发电机的电压方程式、等效电路、相量图

7.4同步发电机的功率传递和转矩方程

7.5同步发电机运行特性和参数测定

7.6同步发电机的并联运行条件和方法

7.7同步发电机的功角特性和有功功率的调节

7.8同步发电机U型曲线与无功功率的调节

7.9同步电动机和同步补偿机运行原理与应用。

8 电机的发热和冷却(3学时)

8.1机电能量转换过程和能量关系

8.2机电能量转换的条件

8.3电机的温升和发热

8.4电机的冷却与冷却方式

五、教学方法及手段

授课教师主要以课堂讲授为主,以课堂研讨为辅。在教学过程中要辅助以教学模具和实物,并充分应用录像、动画、图示等多媒体辅助课件、网络辅助教学等现代化手段的教学方法。学生可以通过教师的讲授、课堂研讨、课后习题、网上交流、多媒体教学软件、上机和实验等教学方法及手段的综合应用来完成学习过程。

六、实验(或)上机内容

实验一:单相变压器等效电路参数测定(1学时)

实验二:三相变压器联接组号的设计(1学时)

实验三:直流电动机工作性能研究(2学时)

实验四:感应电动机参数测定与工作性能研究(2学时)

实验五:同步发电机工作性能研究(2学时)

七、前续课程、后续课程

前续课程:微积分A(一)、微积分A(二)、复变函数与积分变换、大学物理上、大学物理下A、电路基础B、工程力学;

后续课程:电机拖动基础、电力拖动控制系统(一)、电力拖动控制系统(二)、电力系统分析(一)、电力系统分析(二)、船舶电站等。

八、参考教材及学习资源

  1. 汤蕴璆. 电机学(第四版).机械工业出版社,2012.

  2. 戈宝军,梁艳萍,温嘉斌.电机学(第二版).中国电力出版社,2013.

  3. 菲茨杰拉德等著,刘新正等译. 电机学(第六版) .电子工业出版社,2004.

  4. 顾绳谷. 电机及拖动基础(第四版).机械工业出版社,2006.

九、考核方式

闭卷考试卷面成绩占总成绩的70%;实验占总成绩的10%;平时出勤及作业完成情况占总成绩的20%

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9

闭卷考试

70%

10

实验

10%

其他

作业、出勤

20%

船舶电站课程教学大纲

一、课程基本信息

课程编号201404119

课程中文名称:船舶电站

课程英文名称ShipPower Station

课程性质:专业核心课程

开课专业:电气工程及其自动化

开课学期6

总学时32(其中理论30学时,实验2学时)

总学分2

二、课程目标

本课程是为电气工程及其自动化专业本科生开设的一门专业核心课程。通过本课程的学习,使学生掌握船舶电力系统的特点,掌握它与陆上电力系统的差异,掌握船舶电站基本结构和分析、设计流程,掌握船舶电站的运行与控制方法,提高学生分析问题和解决问题的能力。

三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)

1.掌握船舶电力系统的基本组成;

2.能够对常规船舶电站进行参数选择;

3.掌握船舶发电机投入并联工作、发电机电压调节及无功功率分配、发电机频率调节及有功功率分配等的基本原理及其装置。

四、教学内容与学时分配

第一章 船舶电力系统特征(6学时)

掌握船舶电力系统的组成、分类、特征与发展趋势,掌握船舶电力系统基本参数和常见配电装置,了解船舶电力系统线制与供配电网络。

第二章 船舶电站参数选择(4学时)

了解船舶运行状态及用电设备用电情况熟练掌握船舶电站容量分析与全船电力负荷计算方法(三类负荷法、需要系数法)、船用发电机的选择。

第三章 船舶同步发电机并联工作(6学时)

掌握手动准同步方法准同步方法并车的原理与实现,初步掌握电抗同步并车法及设备选择的计算方法。

第四章 船舶发电机的功率分配与电压、频率调节(10学时)

熟悉船用发电机励磁调节的特点与相复励原理,熟悉可控相复励与无刷励磁装置,回顾并联运行的同步发电机之间无功功率分配与稳定的关系,掌握船舶电站对频率和有功功率分配的要求、回顾并联运行的同步发电机之间有功功率的分配与调节方法。

第五章 船舶电力系统的短路计算(4学时)

了解船舶交流电力系统短路计算的意义,初步掌握船舶交流电力系统短路GB计算方法与GJB-173算法,掌握临近汇流排和远离汇流排的故障点的短路电流计算。

五、教学方法及手段(含现代化教学手段及研究性教学方法)

本课程以课堂授课为主,教学研讨为辅,在掌握基本原理的基础上,结合具体装置或电路加强实际应用能力,有些内容可到船舶电力系统物理仿真实验室进行半实物对照教学,最后辅以综合实验来加深对课程内容的理解。

六、实验(或)上机内容

实验:船舶电站综合实验

七、前续课程、后续课程

前续课程:电机学

后续课程:新能源与分布式发电

八、参考教材及学习资源

[1]王焕文.舰船电力系统及自动装置[M].北京:科学出版社,2004.

[2]管小铭.船舶电力系统及自动化[M].大连:大连海事大学出版社,1999.

九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

平时成绩

到课率、作业

10%

实验

实验报告

10%

期末考试

闭卷考试

80%

电力拖动控制系统()课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404120

课程中文名称:电力拖动控制系统()

课程英文名称ControlSystem of Electrical DrivesPartⅠ

课程性质:专业核心课程

开课专业:电气工程及其自动化

开课学期6

总学时40(其中理论32学时,实验8学时)

总学分2.5

二、课程目标

综合运用电机拖动基础、电力电子技术和自动控制原理等专业基础知识,通过讲述电力拖动控制系统的相关知识,使学生掌握电力拖动控制系统的组成和控制规律、静动态特性以及控制系统的工程设计方法;培养学生具备分析、研究和设计各类电力拖动控制系统的能力。三、教学基本要求

本课程要求在授课中要紧密结合学生在前续课程中所学过的知识,以使学生能够保持知识的系统性和课程体系的紧密性。通过本课程的学习达到以下基本要求:

1)要求对晶闸管-电动机系统(V-M系统)和直流脉宽调速系统的组成、主要问题和二者的比较要有牢固的掌握。

2)要熟练掌握单闭环直流调速系统的构成、静态和动态指标、静态和动态的设计与分析,以及单闭环调速系统的各种控制方法。

3)要熟练掌握转速、电流双闭环直流调速系统的构成、工作原理及其静态和动态的分析。

4)掌握动态校正及调节器的工程设计方法,并能够将工程设计法应用到双闭环直流调速系统的工程设计过程中。

5)要求学生对直流调速系统的数字控制的方法有一定的了解,并了解典型全数字控制器产品的应用情况。

6)要求学生熟悉可逆直流调速系统的实现方法、环流的种类及形成的原因、有环流控制的可逆V-M系统和无环流可逆V-M系统的组成、工作原理及特点。

7)要求学生具备应用仿真工具进行电力拖动控制系统动态仿真分析的能力。

8)结合课程实验培养学生具备典型系统构建、实验分析的能力。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(1学时)

1.1电力拖动控制系统构成及其发展

1.2船舶电力拖动控制系统的应用

1.3本课程的主要内容和学习方法

2 反馈控制闭环直流调速系统(11学时)

2.1直流调速系统用的可控直流电源

2.2 晶闸管-电动机系统中的主要问题

2.3直流脉冲宽度调速系统的主要问题

2.4反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计

2.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析与设计

2.6电流截止负反馈分析与设计

2.7反馈控制闭环直流调速系统的仿真模型与分析

3 转速、电流双闭环控制的直流调速系统(12学时)

3.1转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性

3.2转速、电流双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析

3.3调节器的工程设计方法

3.4按工程设计方法设计双闭环调速系统的调节器

3.5转速、电流双闭环直流调速系统仿真分析

4 直流调速系统的数字控制(3学时)

4.1数字控制双闭环直流调速系统的硬件与软件

4.2双闭环直流调速系统的数字测速与滤波

4.3双闭环直流调速系统调节器的数字化设计

4.4全数字直流调速控制系统举例——西门子6RA70系列

5 可逆控制和弱磁控制的直流调速系统(5学时)

5.1桥式直流PWM可逆调速系统

5.2有环流控制晶闸管-电动机可逆直流调速系统

5.3无环流控制晶闸管-电动机可逆调速系统

5.4弱磁控制的直流调速系统

五、教学方法及手段

教学方过程以教师课堂讲授为主,以课堂研讨为辅。在教学过程中要辅助以VCSimulink等仿真软件编制的仿真程序和仿真曲线,以及多媒体辅助教学课件等现代化手段的教学方法。学生可以通过教师的讲授、课堂研讨、课后习题、仿真分析和实验等形式的综合应用来完成学习过程。

六、实验(或)上机内容

实验一:转速、电流双闭环直流调速系统实验(8学时)

七、前续课程、后续课程

前续课程:电机学、电机拖动基础、电力电子技术、模拟电子技术、数字电子技术、自动控制理论;

后续课程:电力拖动控制系统(二)、课程设计等。

八、参考教材及学习资源

  1. 陈伯时.电力拖动自动控制系统(第三版). 机械工业出版社,2006.

  2. 阮毅,陈伯时. 电力拖动自动控制系统(第四版). 机械工业出版社,2012.

  3. SIMOREG全数字直流调速装置. 西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团,2008.

九、考核方式

闭卷考试卷面成绩占总成绩的60%;仿真大作业占总成绩的20%;实验占总成绩的10%;平时出勤及作业完成情况占总成绩的10%

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

1)(2)(3)(4)(5)(6

闭卷考试

60%

7

研讨与答辩

20%

8

实验

10%

其他

作业、出勤

10%


电力系统分析(一)课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404121

课程中文名称:电力系统分析

课程英文名称Analysisof Power System

课程性质:专业核心课程

开课专业:电气工程及其自动化

开课学期5

总学时40(其中理论38学时,实验2学时)

总学分2.5

二、课程目标

本课程做为电气工程及其自动化专业的专业核心课程,是学习其它专业必修课和选修课程的基础。通过学习,使学生了解电力系统基本概念,熟悉组成电力系统的组成;掌握电力系统稳态部分的系统性分析方法,为后续深入研究、设计和分析电力系统打下理论基础。

三、教学基本要求

  1. 掌握电力系统组成和运行的一般性的问题

  2. 熟练掌握电力系统各主要元件的特性数学模型和相互间的关系

  3. 具备电力系统主接线设计的基本能力,掌握电力网电压和功率的基本控制与运行调节方法

  4. 具备辐射形网络和简单环形网络电力潮流分析能力

  5. 具备简单的应用计算机解算、分析电力系统工程问题的能力

  6. 培养并强化学生从事电力工作和进行电力实验的专业规范和素养。

四、教学内容与学时分配

1 电力系统的基本概念(2学时)

1.1 电力系统结构

1.2 电力系统的电力负荷

1.3 电力系统的接线方式和电压等级

2 电力网络各元件的等值电路和参数计算(6学时)

2.1 电力线路的参数

2.2 电力线路的数学模型

2.3各型式电力变压器的工程参数和工程模型

2.4 发电机、电抗器、电力负荷的参数和数学模型

2.5电力网络在有名值和标幺值下的等值归算

3简单电力网的电压和功率分布计算(8学时)

3.1 网络元件的电压降落和功率损耗计算

3.2 开式网络的电压和功率分步计算

3.3 闭式网络的电压和功率分步计算

3.4 电力网络潮流的调整控制

4复杂电力系统潮流的计算机算法(10学时)

4.1 电力系统潮流计算机计算概述

4.2 节点导纳阵的形成与修改

4.3 高斯-赛德尔潮流计算

4.4 牛顿-拉夫逊法潮流计算

4.5 P-Q分解法潮流计算

4.6 相关算例

5电力系统的有功功率和频率调整(6时)

5.1 电力系统有功功率的平衡

5.2 电力系统的频率特性

5.3 电力系统频率的一次调整和二次调整

5.4 经济功率分配的基本原理

5.5 网损微增率及其计算与应用

6 电力系统的无功功率和电压调整(8时)

6.1 电力系统无功负荷与无功损耗

6.2 各种无功功率电源

6.3 无功功率与电压的关系

6.4 各种电压调整方法与调压措施

五、教学方法及手段

本课程以课堂授课为主,教学研讨为辅,辅以一定计算机演示和课外作业。

六、实验(或)上机内容

实验一:电力系统无功调节性能的研究

七、前续课程、后续课程

先修课程:电路基础B、电机学

八、参考教材及学习资源

  1. 李庚银.电力系统分析基础.机械工业出版社,2011

  2. 陈珩.电力系统稳态分析(第三版).中国电力出版社,2009

  3. 电力系统分析综合程序--潮流计算用户手册.中国电力科学研究院,2010.5

  4. 徐政.电力系统分析学习指导.机械工业出版社,2004

九、考核方式


教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

1)(2)(3)(4

闭卷考试

70%

3)(6

实验

10%

4)(5

小论文

20%




飞行力学课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404122

课程中文名称:飞行力学

课程英文名称FlightMechanics

课程性质:专业核心课程

开课专业:探测制导与控制技术

开课学期4

总学时48(其中理论48学时,实验0学时)

总学分3

二、课程目标

本课程是探测制导与控制技术专业学生必修的重要专业基础课程之一,是为培养高质量的飞行器设计专门人才服务的,学习和掌握飞行力学的相关基础知识和基本理论与方法,对于将来从事导弹和其他飞行器设计工作的学生来说必不可少。通过讲授导弹气动力和气动力矩的工程计算方法、导弹运动数学模型、方案飞行弹道、导引弹道的运动学分析、初始段弹道和导弹动态特性的研究方法等内容,使学生能够深刻地理解飞行器飞行力学的一些基本概念和原理,能够解释飞行过程中的一些现象,掌握飞行器设计的基本思想和原则,提高学生解决实际问题的能力,培养学生进行独立科研的能力,并为相关专业课的学习和从事飞行器技术的科学研究工作打下一定的理论基础。

三、教学基本要求

1)掌握空气动力学的基础知识,学会气动力和气动力矩的工程计算方法;

2)以飞行器常用的坐标系为基础,掌握建立导弹运动方程组的方法,能够进行相应的简化分析;

3)掌握设计导弹方案飞行弹道的方法;

4)熟悉相对运动方程,掌握导弹各种导引方法的原理和应用;

5)掌握导弹初始段弹道的分析方法;

6)学会导弹动态特性的研究方法,为制导控制系统设计打下良好的基础;

7)使学生明确导弹飞行过程的深刻内涵,培养学生独立解决科研问题的能力。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

1.1导弹飞行运动描述与课程简介,导弹飞行力学研究的对象、内容与方法

1.2控制飞行的一般原理

2作用在导弹上的力和力矩8学时)

2.1作用在导弹上的空气动力,升力、侧向力与阻力

2.2作用在导弹上的空气动力矩,压力中心和焦点

2.3俯仰力矩、偏航力矩和滚动力矩,铰链力矩

2.4马格努斯力及其力矩,推力和重力

3导弹运动方程组12学时)

3.1常用坐标系及其坐标变换矩阵

3.2动力学方程,运动学方程

3.3 质量变化方程,几何关系方程,控制关系方程

3.4纵向运动和侧向运动,平面运动

3.5质心运动,理想弹道,理论弹道,实际弹道

3.6机动性与过载,需用过载,极限过载,可用过载

3.7运动方程组的数值解法,采用龙格库塔法求解导弹无控弹道

4方案飞行弹道(4学时)

4.1爬升段方案飞行

4.2平飞段方案飞行

5导引弹道的运动学分析(10学时)

5.1导引飞行的基本概念,相对运动方程

5.2追踪法,平行接近法

5.3比例导引法及其弹道特性分析,采用龙格库塔法求解导弹比例导引弹道

5.4三点法,前置量法,选择导引方法的基本原则

6 初始段弹道(6学时)

6.1初始扰动,发动机推力偏心,质量分布不对称的影响

6.2风干扰,制造与安装误差引起的扰动

6.3初始段扰动运动方程组

6.4利用蒙特卡洛法研究弹道参数的统计特性

7 导弹动态特性的研究方法(6学时)

7.1扰动运动的研究方法

7.2运动方程组的线性化

7.3扰动运动的纵向和侧向运动

7.4系数“冻结”法

7.5稳定性与操纵性

五、教学方法及手段

板书和多媒体教学相结合。

六、实验(或)上机内容

上机内容一:采用龙格库塔法求解导弹无控弹道

上机内容二:采用龙格库塔法求解导弹比例导引弹道

七、前续课程、后续课程

前续课程:理论力学B,微积分A,线性代数与解析几何A,概率论与数理统计,大学物理A,程序设计基础;后续课程:制导与控制系统、课程设计、毕业设计。

八、参考教材及学习资源

[1]钱杏芳,林瑞雄,赵亚男.导弹飞行力学[M].北京:北京理工大学出版社,2000.

[2]曾颖超,陆毓峰,霍秀芳.战术导弹弹道与姿态动力学[M].西安:西北工业大学出版社,1991.

[3]李新国,方群.有翼导弹飞行动力学[M].西安:西北工业大学出版社2005.

[4]胡小平,吴美平,王海丽.导弹飞行动力学基础[M].长沙:国防科技大学出版社2006.

[5]袁子怀,钱杏芳.有控飞行力学与计算机仿真[M].北京:国防工业出版社,2001.

九、考核方式


教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

熟练掌握导弹运动数学建模方法,了解方案飞行弹道,学会设计导引飞行弹道,了解导弹初始段弹道,掌握导弹动态特性的研究方法,其它知识点基本概念;

课堂提问,出勤率考核

10%

采用数值积分方法求解导弹无控弹道,采用数值积分方法求解导弹比例导引弹道并对弹道特性进行分析

平时考核(上机作业)

20%

其它

期末考试(开卷)

70%

飞行器惯性器件课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404123

课程中文名称:飞行器惯性器件

课程英文名称InertialDevice of Missiles

课程性质:专业核心课程

开课专业:探测制导与控制技术

开课学期5

总学时32(其中理论32学时,实验0学时)

总学分2

二、课程目标

通过本课程的学习,使学生了解单自由度与二自由度陀螺仪、加速度计和坐标系及坐标变换在导弹中的作用,了解导弹的姿态测量、导弹(角)速度及加速度的测量方法,掌握导弹常用惯性器件的基本原理、结构组成、数学模型、误差建模与补偿方法和使用方法。

三、教学基本要求

具有应用惯性器件知识的能力,能够解决飞行器姿态测量、(角)速度及加速度测量的问题、具备惯性技术分析的素质。

  1. 了解导弹对惯性器件的要求,陀螺仪、加速度计和坐标系及坐标变换在导弹中的作用

  2. 了解陀螺仪、加速度计的定义、分类及基本特性,陀螺仪基本特性的力学原理

  3. 掌握各种惯性器件的基本原理、结构组成、数学模型、误差建模与补偿方法和使用方法

  4. 了解导弹的姿态测量,导弹(角)速度及加速度的测量方法

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

导弹对惯性器件的要求,惯性器件在导弹中的作用,惯性器件的发展历史与发展趋势,惯性器件的分类

2 刚体转子陀螺仪的力学基础(6学时)

2.1刚体角位置和角速度的表示方法

2.2哥氏加速度与哥氏定理

2.3刚体定点转动的角动量定理

3 刚体转子陀螺仪的基本特性(6学时)

3.1 二自由度陀螺仪的基本特性、自由陀螺仪的视运动,单自由度陀螺仪的基本特性

3.2 二自由度陀螺仪、单自由度陀螺仪的运动方程

3.3 二自由度陀螺仪、单自由度陀螺仪的基本运动特性分析

4 典型刚体转子陀螺仪(6学时)

4.1 三浮陀螺仪

4.2 静电陀螺仪

4.3 动力调谐陀螺仪

5 新型陀螺仪(6学时)

5.1 萨格奈克效应、激光陀螺仪

5.2 光纤陀螺仪

5.3 振动陀螺仪、硅微机械陀螺仪、硅微机械加速度计

6 加速度计(2学时)

加速度计的测量原理、液浮摆式加速度计、挠性加速度计

7 惯性器件的误差模型(2学时)

单自由度、二自由度陀螺仪的静态和动态数学模型,加速度计的静态和动态数学模型

8 惯性器件在导弹上的应用(2学时)

导弹的姿态测量,导弹速度及加速度的测量,单自由度陀螺仪、二自由度陀螺仪及加速度计在导弹上的应用

五、教学方法及手段

以课堂讲授为主,重点讲述惯性器件的基本概念、基本原理、基本特性;辅助以惯性器件模型教具、多媒体课件教学,增强可视性、形象性,加深学生对课程内容的理解。


六、实验(或)上机内容

七、前续课程、后续课程

前续课程:理论力学B、复变函数与积分变换、线性代数与解析几何A、自动控制理论、自动控制元件实验

后续课程:飞行器导航系统原理、制导与控制系统

八、参考教材及学习资源

  1. 吴俊伟.惯性技术基础.哈尔滨工程大学出版社,2002

  2. 许江宁,边少锋.陀螺原理.国防工业出版社,2005

  3. Herve C. Lefevre,张桂才,王巍译.光纤陀螺仪.国防工业出版社,2002

  4. 刘俊,石云波.微惯性技术.电子工业出版社,2005

  5. 何铁春,周世勤.惯性导航加速度计.国防工业出版社,1983

  6. 潘荣霖.飞航导弹惯性器件.宇航出版社,1990

九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

掌握刚体转子陀螺仪的力学基础和基本特性

课堂考查

20%

掌握各种惯性器件的基本原理、数学模型、误差建模

课堂考查

20%

掌握课程教学目标

考试

60%

飞行器导航系统原理课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404124

课程中文名称:飞行器导航系统原理

课程英文名称Principlefor AerocraftNavigation System

课程性质:专业核心课程

开课专业:探测制导与控制技术

开课学期5

总学时32(其中理论32学时,实验0学时)

总学分2

二、课程目标

通过本课程的学习,使学生深入理解并掌握飞行器导航系统原理。对导航基础,飞行器核心导航系统——平台式、捷联式惯导系统的发展概况、工作原理、误差分析、关键系统技术有深入的了解和学习;掌握飞行器导航的重要辅助导航系统——卫星导航系统的原理、定位方法、卫星增强,以及如何进行惯导/卫导组合导航设计。为探测制导与控制专业本科生今后从事飞行导航系统研究和设计等专业领域的研究打下良好基础。

三、教学基本要求

  1. 了解飞行器导航方法,飞行器导航系统发展概况;

  2. 熟悉飞行器导航基础,具备开展相关导航系统算法设计的能力;

  3. 具有应用平台式、捷联式惯导系统相关系统技术知识的能力;

  4. 熟悉卫星导航系统的基本原理,具备开展卫星导航系统研究的素质;

  5. 熟悉组合导航系统的设计方法,具备开展组合导航系统设计的素质。

四、教学内容与学时分配(小4号黑体)

1 绪论(2学时)

飞行器导航系统概述;惯性导航定义及分类、卫星导航发展概况

2 飞行器导航基础(4学时)

2.1 地球形状和重力场特性、地理坐标;导航系统用坐标系定义及相互转换

2.2 哥氏定理、绝对运动加速度;舒勒调整原理

3 平台式惯性导航系统(6学时)

3.1 平台式惯导系统组成及原理;平台式惯导系统导航方程

3.2 平台式惯导系统数学描述及误差分析

3.3 平台式惯导系统初始对准原理及结构参数设计

4 捷联式惯性导航系统(10学时)

4.1 捷联式惯导系统组成及原理;捷联式惯导系统姿态解算

4.2 捷联式惯导系统误差方程及误差分析

4.3 捷联式惯导系统自主式对准和传递对准

4.4 惯性测量单元误差模型描述

4.5 惯性测量单元标定补偿

5 卫星导航系统(8学时)

5.1GPS的信号结构和导航电文;精密时间同步

5.2卫星导航观测量;伪距法卫星定位方法

5.3 多普勒法卫星定位方法;载波相位法卫星定位方法

5.4 卫星增强系统及其应用

6 组合导航系统(2学时)

组合导航系统的组合模式和结构;组合导航系统的参数估计方法;组合导航系统设计

五、教学方法及手段

多媒体课件与板书结合。

六、实验(或)上机内容

七、前续课程、后续课程

前续课程:飞行器惯性器件;

后续课程:制导与控制系统

八、参考教材及学习资源

  1. 程建华.飞行器导航系统原理.自编讲义,2013

  2. 秦永元.惯性导航.科学出版社,2008

  3. 张天光,王秀萍,王丽霞译.捷联惯性导航技术(第二版).国防工业出版社,2007

  4. 赵琳,丁继成,马雪飞.卫星导航原理及应用.西北大学出版社,2012

九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

期末考试

闭卷

90%

平时考核

课堂回答

10%

目标探测与识别技术课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号2014040125

课程中文名称:目标探测与识别技术

课程英文名称TargetDetection and Recognition Technology

课程性质:专业核心课程

开课专业:探测制导与控制技术

开课学期7

总学时40(其中理论40学时,实验0学时)

总学分2.5

二、课程目标

一个完整的战斗任务包含目标侦察、攻击目标和毁伤目标。目标侦察是攻击手段发挥摧毁效能的前提,包括搜索、定位即目标的探测、识别和确认。目标的探测与识别技术是探测、制导与控制技术专业本科生需要掌握的一项基本知识。

本课程作为探测制导与控制技术专业学生的专业主干课,重点在于使学生了解飞行体在运动状态下的探测与识别技术;目标的探测与识别在民用、宇宙空间探测和军事等领域的广泛应用前景和相关技术的发展动向;了解较为常见的目标探测技术以及目标识别技术,重点掌握雷达技术的工作原理及主要质量指标;深刻理解和牢固掌握雷达测距、测角和测速的基本原理及各种实现方法。

三、教学基本要求

授课内容上跟进目标探测与识别技术领域的最新研究成果和研究热点问题,激发学生学习兴趣,为学生在该领域的继续学习和研究打下坚实的基础。课堂教学采用板书与各种教学媒体等先进教学手段,在注重强化雷达基础理论的同时,侧重培养学生解决实际工程问题的独立分析和创新能力。将课上教学与课前预习、课后复习、课后习题练习相结合,督促学生查阅相关资料和文献,调动学生的主动性,提高教学效果;理论教学与实践教学相结合,鼓励学生提高动手能力和独立分析、解决问题的能力和创新能力。

四、教学内容与学时分配

1 概述(2学时)

1.1目标探测与识别的研究对象与基本问题

1.2目标探测与识别中信息获取技术的特点和发展

2 目标探测技术(2学时)

2.1磁探测技术

2.2红外探测技术

2.3激光探测技术

2.4毫米波探测技术

3目标识别技术(2学时)

3.1信号的特征提取和选择

3.2目标识别技术

3.3目标识别技术在地面运动目标识别中的应用

4 雷达原理概述(2学时)

4.1了解雷达的起源、国内外雷达的发展与应用;

4.2 掌握雷达的任务、基本组成、基本雷达方程、工作频率等。

5 雷达发射机(4学时)

5.1掌握雷达发射机的任务、功能和类型;

5.2掌握现代雷达发射机的主要要求与质量指标

5.3了解主振放大式发射机、单级振荡式发射机的基本组成及特点;了解固态发射机;

5.4理解脉冲调制器的基本原理。

6 雷达接收机(6学时)

6.1掌握雷达接收机的基本原理和组成、雷达接收机的主要质量指标;

6.2掌握接收机的噪声、噪声系数和噪声温度、级联电路的噪声系数、接收机灵敏度的概念和分析方法;

6.3掌握高频低噪声放大器、混频器、接收机的动态范围和增益控制、自动频率控制、匹配滤波器基本概念与应用;

6.4了解数字雷达接收机等新型接收机的性能结构。

  1. 雷达终端显示器和录取设备(2学时)

7.1了解雷达显示器的类型及质量指标;

7.2掌握距离显示器、平面位置显示器的工作原理;

7.3了解数字式雷达显示技术;

7.4掌握数据录取技术。

8 雷达作用距离(8学时)

8.1掌握雷达距离方程计算方法和雷达信号检测的概念与方法;

8.2掌握脉冲积累和目标起伏情况下雷达方程的参数变化与计算;

8.3了解系统损耗、传播过程中各种因素对雷达方程的影响;

8.4了解雷达方程的几种形式

9目标距离的测量(5学时)

9.1掌握脉冲法测距;

9.2掌握调频法测距、距离跟踪原理。

10角度测量(5学时)

10.1掌握相位法测角、振幅法测角原理;

10.2掌握天线波束的扫描方法、相控阵雷达、数字阵列雷达;
11高分辨力雷达(2学时)

11.1掌握高分辨力雷达的基本原理及相关性能。

五、教学方法及手段

传统教学方法和多媒体教学相结合,讲授式和启发式教学方法并用,通过课堂(板书结合多媒体)教学、课外实物演示与讲课内容相呼应、与科研内容紧密结合等形式调动学生的学习热情和主动性;适当引入科研课题引导学生进行深入探索和学习。

七、前续课程、后续课程

前续课程:模拟电子技术,数字电子技术,反辐射导弹防御技术

后续课程:

八、参考教材及学习资源

教材:

    1. 张河. 国防科工委“十五”规划专著.探测与识别技术,北京理工大学出版社,2005

    2. 丁鹭飞,耿富录,陈建春.雷达原理(第四版),电子工业出版社,2009.3.

主要参考资料:

  1. 周立伟.国防科工委“十五”规划专著.目标探测与识别,北京理工大学出版社,2004

  2. (英)Prter Tait 雷达目标识别导论,电子工业出版社,2013

  3. 戈稳编著.雷达接收机技术,电子工业出版社,2005.4.

  4. 郑新等编著.雷达发射机技术,电子工业出版社,2006.9

  5. 马哈夫扎,Mahafza Bassem R,美国.雷达系统分析与设计(MATLAB)(第二版),电子工业出版社,2008.10

  6. 吴顺君.雷达信号处理和数据处理技术,电子工业出版社,2008.2.

  7. 承德宝.雷达原理.国防工业出版社,2008.7.

  8. 付小宁.光电探测技术与系统,电子工业出版社,2010.1

  9. Merrill l.Skolnik著,左群声等译.雷达系统导论(第三版),电子工业出版社,2007.4

九、考核方式


教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

期末考试成绩

闭卷

60%

平时成绩

随堂测试,作业,到课率

40%




制导与控制系统课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404126

课程中文名称:制导与控制系统

课程英文名称Guidanceand Control System

课程性质:专业核心课程

开课专业:探测制导与控制技术

开课学期6

总学时48(其中理论48学时,实验0学时)

总学分3

二、课程目标

本课程是以导弹作为应用对象来讲授制导与控制技术的。通过讲授导弹制导系统的基本功能及组成、制导方式及精确制导技术、制导规律、导弹控制方法及原理、导弹数学模型及其特性分析、常用制导装置及其原理、导弹飞行控制系统分析与设计、自动寻的制导系统分析与设计、地空导弹遥控指令制导系统分析实例等内容,使学生了解各类导弹制导与控制系统的组成及工作原理,掌握制导与控制系统的分析和设计方法,培养学生解决实际制导系统分析、设计等工程应用问题的能力。

三、教学基本要求

  1. 熟悉常用的制导规律,了解各种制导方式及制导系统特点,掌握导弹控制方法及原理;

  2. 掌握导弹的建模、弹体运动方程简化和弹体特性分析的方法;

  3. 掌握制导装置工作原理及其建模方法;

4)具有应用导弹飞行控制系统分析与设计方法的能力;

5)能够解决各种制导系统分析与设计等工程应用问题;

6)具备综合运用所学课程知识,分析、提出和解决制导与控制系统工程实际问题的素质与创新能力。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

1.1制导系统的功能及组成

1.2 制导系统的基本要求

2 制导方式及制导规律(4学时)

2.1制导方式基本概念

2.2各种制导方式及其原理

2.3精确制导技术及其应用

2.4 制导规律

3 导弹控制方法及原理(4学时)

3.1导弹飞行控制的力学环境

3.2导弹控制方法分类

3.3导弹横向机动方法

3.4滚动控制

3.5气动力控制

3.6推力矢量控制

3.7导弹操纵飞行原理

4导弹数学模型及其特性分析(8学时)

4.1导弹刚体的运动方程组

4.2轴对称和面对称弹体运动方程

4.3弹体运动传递函数

4.4导弹弹体动态特性分析

4.5导弹的机动性和操纵性

5 弹上控制系统装置功能、原理与数学模型建立(4学时)

5.1弹上控制系统测量装置

5.2导弹的执行机构(舵机与舵回路)

6 导弹飞行控制系统分析与设计(12学时)

6.1自动驾驶仪与稳定回路的基本概念

6.2姿态角稳定控制系统分析与设计

6.3法向过载稳定控制系统的分析与设计

6.4导弹质心的稳定与控制

7 自动寻的制导系统分析与设计(8学时)

7.1导引头工作原理与数学模型建立

7.2运动学环节及其传递函数

7.3制导精度分析与计算

7.4自动寻的制导系统品质分析实例

8地空导弹遥控指令制导系统分析实例(4学时)

8.1导弹指令制导系统组成及工作原理

8.2导弹指令制导系统各部分的传递函数

8.3遥控指令制导回路分析

9课程归纳总结与复习(2学时)

五、教学方法及手段

板书和多媒体教学相结合。

六、实验(或)上机内容

七、前续课程、后续课程

前续课程:飞行力学、自动控制理论、现代控制理论;后续课程:课程设计、毕业设计。

八、参考教材及学习资源

  1. 于秀萍,刘涛编著.制导与控制系统.哈尔滨工程大学出版社,2014.2

  2. 孟秀云编著.导弹制导与控制系统原理.北京理工大学出版社,2003

  3. 刘兴堂刘宏等编著.导弹制导控制系统分析、设计与仿真.西北工业大学出版社,2006

  4. 杨军[]编著.导弹控制原理.北京:国防工业出版社,2010

九、考核方式



教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

教学基本要求(1

平时考核(课前提问)

10%

教学基本要求(2)、(6

平时考核(作业)

20%

教学基本要求(3)、(4)、(5

期末考试

70%

数字信号处理课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号:201404127

课程中文名称:数字信号处理

课程英文名称:DigitalSignal Processing

课程性质:专业选修课程

开课专业:自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术

开课学期:4

总学时:32(其中理论32学时,实验0学时)

总学分:2

二、课程目标

本课程通过讲述离散时间信号与系统、离散傅里叶变换、数字滤波器设计等内容,使学生了解数字信号与系统的概念及其描述方法;掌握离散时间信号和系统时域及变换域分析方法、离散傅里叶变换及其性质、基-2快速傅里叶变换的基本原理;掌握数字滤波器设计的基本概念、原理和方法。使学生具有运用所学理论解决实际问题的能力。

三、教学基本要求

(1)明确信号、系统与信号处理的基本概念,掌握数字信号处理系统的基本组成;了解数字信号处理系统的特点、应用及其发展,提高学生的认知能力。

(2)掌握离散时间信号(序列)与系统的基本概念和离散时间系统的性质;了解连续信号的拉普拉斯变换、傅里叶变换及其与序列的z变换的关系;掌握序列的傅里叶变换及其性质;掌握离散信号频域分析的基本概念(系统函数、频率响应);掌握奈奎斯特抽样定理。使学生具备分析问题、解决问题的素质,提高学生对离散时间系统性质的分析能力。

(3)了解离散傅里叶级数(DFS)及其性质;掌握离散傅里叶变换(DFT)的概念及其基本性质;掌握利用循环卷积计算线性卷积的方法;了解频域抽样理论。为信号频谱分析、FFT算法的实现打下基础。

(4) 了解DFT运算的特点;掌握按时间抽选的基-2FFT;了解离散傅里叶反变换(IDFT)的快速计算方法。使学生具有应用FFT算法解决实际信号频谱分析的能力。

(5)掌握无限长单位冲激响应IIR及有限长单位冲激响应FIR数字滤波器的基本结构;了解同一传递函数可用不同的运算结构实现,以及这些结构在性能上的特点。为数字滤波器的实现和工程应用打下基础。

(6)了解IIR滤波器设计的特点;掌握IIR滤波器设计的冲激响应不变法和双线性变换法;掌握利用模拟低通滤波器设计IIR数字滤波器的基本原理和基本方法。使学生能够根据实际指标要求,具有设计IIR滤波器的能力。

(7) 了解线性相位FIR滤波器的特点;掌握设计FIR数字滤波器的窗口法。使学生能够根据实际指标要求,具有设计FIR滤波器的能力。

四、教学内容与学时分配

1绪论(1学时)

1.1信号、系统与信号处理的基本概念

1.2数字信号处理系统的基本组成

1.3数字信号处理系统的特点、应用及其发展。

2离散时间信号与系统(9学时)

2.1离散时间信号(序列)

2.2线性移不变系统

2.3常系数线性差分方程

2.4连续信号的傅里叶变换

2.5连续时间信号的抽样

3离散时间傅里叶变换(DTFT)4学时)

3.1序列的z变换与连续信号的拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系

3.2序列的傅里叶变换及其性质

3.3离散系统的系统函数、频率响应

4离散傅里叶变换(DFT)4学时)

4.1 离散傅里叶级数(DFS)及其性质

4.2 离散傅里叶变换(DFT)的概念及其基本性质

4.3 利用循环卷积计算线性卷积的方法

4.4 频域抽样理论

5快速傅里叶变换(4学时)

5.1直接计算DFT的问题及改进的途径

5.2按时间抽选的基2FFT算法

5.3离散傅里叶反变换(IDFT)的快速计算方法

6数字滤波器的基本结构(2学时)

6.1数字滤波器结构的表示方法

6.2无限长单位冲激响应(IIR)滤波器的基本结构

6.3有限长单位冲激响应(FIR)滤波器的基本结构

7 IIR数字滤波器的设计方法(4学时)

7.1用模拟滤波器设计IIR数字滤波器;

7.2 冲激响应不变法

7.3 双线性变换法

7.4由模拟低通滤波器设计Butterworth数字滤波器

8 FIR数字滤波器的设计方法(4学时)

8.1线性相位FIR滤波器的特点

8.2窗函数设计法

8.3IIRFIR数字滤波器的比较

五、教学方法及手段

课堂讲授、讨论与多媒体课件相结合。

六、实验(或)上机内容

七、前续课程、后续课程

前续课程:微积分、复变函数与积分变换

后续课程:数字图像处理、DSP原理及应用

八、参考教材及学习资源

[1] 程佩青著.《数字信号处理教程》(第三版).清华大学出版社出版,2007.

[2]付丽琴等编著.数字信号处理原理及实现.国防工业出版社,2004.

[3]吴湘淇编著.信号、系统与信号处理.电子工业出版社,1998.

[4]奥本海姆主编.离散时间信号处理.科学出版社,2000.

[5]程佩青著.《数字信号处理教程习题分析与解答》(第三版).清华大学出版社,2007.

九、考核方式


教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

离散时间信号与系统(1)(2)

闭卷考试

40%

离散傅里叶变换(DFT)、快速傅里叶变换FFT算法(3)(4)

闭卷考试

20%

IIRFIR数字滤波器的设计与实现(5)(6)(7)

闭卷考试

40%

计算机网络技术课程教学大纲

一、课程基本信息

课程编号:201404128

课程中文名称:计算机网络技术

课程英文名称:ComputerNetwork Technology

课程性质:专业选修课程

开课专业:自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术

开课学期:6

总学时:32学时(其中理论32学时,实验0学时)

总学分:2

二、课程目

本课程的教学目的是使学生初步掌握计算机网络的基础理论和方法,为后续有关网络技术的应用和研究打下基础。

三、教学基本要求

了解计算机网络技术的基本知识、常规设备、分层协议、典型应用,掌握计算机网络技术的基本方法。

四、教学内容与学时分配

第一章 计算机网络技术基本知识(8学时)

计算机网络定义、组成、分类、发展过程(2学时);相关组织、相关标准(2学时);网络模型(2学时);通信技术(链路)的基本形式(2学时)

重点:服务质量QoS、三网融合、RFC文档、IEEE802OSI模型、分组交换、多路复用、数字编码。

第二章 计算机网络设备(8学时)

网络传输介质与标准接口(2学时);网络设备(2学时);局域网和互联网(2学时);网络工程(2学时)

重点:双绞线、光纤、RJ45接口、MAC地址、以太网、Internet、交换机、路由器。

第三章 计算机网络协议(8学时)

数据链路层协议(2学时);网络层协议(2学时);传输层协议(2学时)TCP/IP协议簇及应用层协议(2学时)

重点:ARP协议、IPV4协议、IPV6协议、TCP协议、UDP协议、传输层端口号、DNS域名解析、协议栈。

第四章 计算机网络应用(8学时)

网络管理(2学时);网络安全(2学时);网络开发(2学时)

重点:IIS与网站组建、操作系统中的网络功能、Windows相关字符命令、网络安全防护、标记语言、脚本语言。

五、教学方法及手段

以课堂讲授为主,使用多媒体教学课件。通过课堂提问、答疑等方式启发学生思考所学内容,形成教与学的互动。

六、实验(或)上机内容

七、前续课程、后续课程

计算机软件基础

八、参考教材及学习资源

教材:《计算机网络技术》课32学时交流笔记.汪滨琦.

[1]葛武滇,何光明主编.网络工程师考试应试指导.北京:清华大学出版社,201205.

[2]希赛教育等考学院主编.全国计算机等级考试专用辅导教程三级网络技术2012.北京:电子工业出版社,201201

考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

了解计算机网络技术的基本知识、常规设备、分层协议、典型应用

开卷

90%

掌握计算机网络技术的基本方法

课堂提问

10%

液压伺服系统课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404129

课程中文名称:液压伺服系统

课程英文名称HydraulicServo System

课程性质:专业选修课程

开课专业:自动化

开课学期6

总学时32 (其中理论24学时,实验8学时)

总学分2

二、课程目标

本课程是自动化专业的专业基础课程之一。它是以高等数学和自动控制理论为基础,着重分析和研究流体力学、液压元件、液压基本回路和液压传动与机液伺服系统的工作原理及其静态和动态特性,分析典型液压系统的工况特点及其系统特性,阐述液压系统设计计算的方法,最终使学生达到能够自行设计液压传动与伺服系统的目的,为今后进一步加深学习和从事与本专业有关的工作打下一定的基础。

三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)

本课程的基本要求是使学生学会液压流体力学的基本理论,掌握液压元件的工作原理和工作特点,能够对液压伺服系统进行设计与分析,具备能独立设计液压传动与伺服系统的能力。

1)掌握流体力学的基础知识及其基本方程的应用。

2)掌握各种典型液压元件的工作原理、特性以及在液压系统中的作用;

3)掌握液压元件的参数选型方法;

4)掌握各中典型液压基本回路的特点,并会选用;

5)掌握机液伺服控制系统的分析设计方法,能够独立分析设计液伺服控制系统;

6)锻炼学生的动手能力,实验课要由学生自己动手,从而使学生加深对所学内容的理解和掌握。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

1.1 液压控制的应用领域和优势、液压的基本知识

1.2 液压原理和主要参数

1.3液压传动的优缺点;液压传动的应用。

2 液压流体力学及液压系统的工作原理(4学时)

2.1 流体静力学

2.2 流体动力学

2.3 管路压力损失

2.4 液体流经孔口及缝隙流量特性

3 液压动力元件与执行元件(4学时)

3.1 液压动力元件结构原理

3.2 液压动力元件参数与性能特性分析

3.3 液压执行元件结构原理

3.4 液压执行元件参数与性能特性分析

3.5 滤油器类型、结构与参数

3.6 蓄能器类型特点与参数计算

3.7 其他附件

4 液压控制阀及控制回路(4学时)

4.1 单向阀和液控单向阀

4.2 换向阀及换向回路

4.3 压力控制阀及压力控制控制回路

4.4 流量控制阀

5 液压调速回路(4学时)

5.1 节流调速回路分析

5.2 容积调速回路分析

5.3 其它回路

6 机液伺服系统(6学时)

6.1 液压伺服系统原理

6.2 控制阀分析

6.3 开环传递函数

6.4 机液伺服系统分析

五、教学方法及手段(含现代化教学手段及研究性教学方法)

以课堂利用电子课件讲授内容为主导;以主要教材为重点,阅读有关书刊中的文献、资料;需要完成一定量的习题;除课堂教学外,还要了解和参观一些典型的液压控制系统的实际工作以及性能测试;在教师指导下完成实验。

六、实验(或)上机内容

实验一:压力形成原理实验(2学时)

实验二:细长孔口节流实验(2学时)

实验三:进油路节流阀节流调速实验(2学时)

实验四:叶片泵性能实验(2学时)

七、前续课程、后续课程

先修课程:高等数学、工程力学、自动控制理论。

八、参考教材及学习资源

  1. 梁利华. 液压传动与电液伺服系统[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2005.

  2. 李洪人. 电液伺服系统[M].哈尔滨:国防工业出版社,1990.

  3. 李福义. 液压技术与液压伺服系统[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2005.

九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

1)(2)(3)(4)(5

闭卷考试

80%

1)(2)(3)(4)(5)(6

实验报告

20%

可编程控制器课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404130

课程中文名称:可编程控制器

课程英文名称ProgrammableLogic Controller

课程性质:专业选修课程

开课专业:自动化、电气工程及其自动化

开课学期5

总学时40(其中理论24学时,实验16学时)

总学分2.5

二、课程目标

可编程序控制器(PLC)是应用十分广泛的微机控制装置,是自动控制系统的关键设备之一。通过对西门子公司的S7-200/300/400的硬件结构和硬件组态的方法、指令系统、程序结构和编程软件MICROWINSTEP7使用方法的详细讲解,通过理论课的讲解和实验课的实践可以使学生掌握用编程软件生成和编辑用户程序的方法,对硬件和通信网络组态的方法,以及在计算机上模拟运行和监控PLC用户程序的方法,同时了解PLC在大型控制系统中的应用,熟悉和掌握PLC在工业控制系统中的控制功能的实现方法。

三、教学基本要求

使学生掌握PLC基本理论及分析方法,建立良好的理论基础,具备最基本的实践能力。

四、教学内容与学时分配

1概述(2学时)

掌握PLC的基本概念、模块式PLC的结构和特点,熟练掌握PLC的工作原理。掌握S7-200PLC的结构,熟练掌握S7-300/400PLC的硬件结构和通信功能。

2S7-200系列PLC的编程语言与指令系统(4学时)

熟练掌握S7-200的编程语言和指令系统。熟练掌握位逻辑指令、定时器、计数器指令,掌握数据处理指令、数学运算指令、逻辑控制指令、程序控制指令。

3S7-300/400系列PLC的编程语言与指令系统(6学时)

熟练掌握S7-300/400的编程语言、用户结构和指令系统。熟练掌握位逻辑指令、定时器、计数器指令,掌握数据处理指令、数学运算指令、逻辑控制指令、程序控制指令。

4MICROWINSTEP7编程软件的使用方法(4学时)

熟练掌握MICROWINSTEP7编程软件简介、硬件组态、参数设置、符号表与逻辑块,用户程序的基本结构、功能块、数据块与组织块,S7-PLCSIM仿真软件在程序调试中的应用,程序的调试与故障诊断。

5数字量控制系统梯形图设计方法(2学时)

熟练掌握梯形图编程规则,典型单元梯形图程序,顺序控制设计方法。

6模拟量控制系统梯形图设计方法及PLC控制系统可靠性设计(2学时)

掌握模拟量控制硬件条件,模拟量开环程序设计,模拟量闭环程序设计。掌握PLC控制系统的可靠性和抗干扰性。

7控制系统应用实例(4学时)

掌握控制需求分析及系统组态,熟练掌握控制程序分析。

8PLC实验(16学时)

必做实验:

实验一:材料分拣装置控制系统实验(4学时)

实验二:电梯教学模型功能设计实验(8学时)

实验三:模拟量设计、应用实验(4学时)

选做实验:

实验四:立体仓库装置控制系统实验(4学时)

实验五:机械手综合控制实验(4学时)

实验六:可编程运动控制实验系统(4学时)

五、教学方法及手段

使用多媒体课件授课。

六、实验(或)上机内容

必做实验:

实验一:材料分拣装置控制系统实验(4学时)

实验二:电梯教学模型功能设计实验(8学时)

实验三:模拟量设计、应用实验(4学时)

选做实验:

实验四:立体仓库装置控制系统实验(4学时)

实验五:机械手综合控制实验(4学时)

实验六:可编程运动控制实验系统(4学时)

七、前续课程、后续课程

前续课程:大学计算机基础、数字电子技术、模拟电子技术、程序设计基础(C语言)。

后续课程:课程设计、专业实习、学士学位论文。

八、参考教材及学习资源

教材:

[1]李冰,郑秀丽,孙蓉等.可编程控制器原理及应用实例[M].中国电力出版社,2009

主要参考资料:

[1]廖常初.大中型PLC应用教程[M].机械工业出版社,2005.2.

[2]李冰等编著.零基础学西门子S7-300/400PLC[M].机械工业出版社.2007

[3]孙蓉等编著.西门子S7-300400PLC实践与应用[M].机械工业出版社.2012

[4] http://www.ad.siemens.com.cn

九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

平时成绩

课堂测试

10%

实验

实验测试

20%

期末考试

开卷考试

70%

现场总线控制系统课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404131

课程中文名称:现场总线控制系统

课程英文名称FieldBus Control System

课程性质:专业主干课程、专业选修课程

开课专业:自动化、测控技术与仪器、电气工程及自动化、探测制导与控制技术

开课学期7

总学时32(其中理论24学时,实验8学时)

总学分2

二、课程目标

本课程综合了电子、仪器仪表、计算机技术和网络技术的发展成果,主要介绍现场总线的发展和应用概况、现场总线控制网络的通信基础、支持现场总线控制网络的核心技术以及控制网络的开发过程等。通过本课程的学习,学生能了解当今世界自控技术的热点,掌握现场总线这种可构成全分布式控制系统的技术。

本课程要求学生从理论上掌握现场总线控制网络的通信基础和实施过程、现场总线控制网络的核心技术、网络协议和控制网络结构、应用层软件设计方法、现场总线仪表设计、开发工具、控制网络的软硬件配置和开发等。

三、教学基本要求

本门课程只包括理论学习部分,要求学生掌握现场总线控制网络基础知识的同时,重点培养学生的实际应用能力。

1、对现场总线控制系统的基本概念有明确的认识;

2、掌握Profibus总线的协议结构;

3、运用Profibus总线进行控制系统设计;

4、了解DCS集散控制系统及常用现场仪表。

四、教学内容与学时分配

第一章 工业网络与通信基础知识(4学时)

1.绪论(1学时):课程开篇介绍工业自动化技术及控制系统的发展历程,现场总线在工业网络中的作用。在课程学习之初,让学生深刻体会到现场总线在当今控制系统中的作用。

2.基础知识(3学时):掌握工业网络通信基础知识、物理结构,开放系统互联参考模型等内容。

第二章 现场总线技术及PROFIBUS2学时)

1.现场总线概述(1学时):了解现场总线产生背景、定义、特点,介绍目前几种热门的现场总线。

2PROFIBUS概述(1学时):重点了解目前在控制系统中应用较多的PROFIBUS,包括PROFIBUS的家族成员、协议结构、行规和应用。

第三章 PROFIBUS-DPDP-V08学时)

1PROFIBUS-DP概念及功能(2学时):熟练掌握PROFIBUS-DP的传输技术、设备类型(1DP主站、2类主站和DP从站)及其基本特点。

2DP的通信过程及报文格式(2学时):熟练掌握PROFIBUS-DP的三类站间通信方式(1类主站和从站、2类主站和从站、1类主站和2类主站);熟练掌握DP报文格式。

3DP-V0报文详解(4学时):重点掌握DP-V0的改变从站地址、诊断请求、从站参数设置、从站组态、诊断请求和数据交换等6类报文,熟练掌握它们的结构及含义。

第四章 PROFIBUS-PADP-V16学时)

1PROFIBUS-PA概念及功能(1学时):熟练掌握PA的技术特点,掌握PA的四层协议结构(物理层、数据链路层、应用层和行规)。

2PA的系统结构和行规(1学时):熟练掌握PA的线型、树型和混合型三种系统结构形式;熟练掌握PA设备行规,包括通用要求和设备数据单。

3DP-V1报文详解(4学时):熟练掌握DP-V1的改变从站地址、诊断请求、从站参数设置、从站组态、诊断请求和数据交换等6类报文;重点掌握参数设置和组态报文。

第五章 PROFIBUS应用综合举例(2学时)

烟厂制丝线现场总线集成控制系统应用实例:熟练掌握现场总线控制系统的设计过程;掌握主站、从站的选取;掌握PROFIBUS-DPPA的连接;掌握编写DPPA的报文方法。

第六章 DCS集散控制系统及现场仪表(2学时)

DCS集散控制系统介绍及常用现场仪表介绍。

实验一:现场总线控制系统硬件与软件配置实验(4学时)

实验二:变频器、PA仪表测试、诊断与控制(4学时)

五、教学方法及手段

所运用的教学方法和教学手段为理论教学(课堂讲授)与多媒体结合,以手写板书讲授为主,多媒体放映为辅。

六、实验(或)上机内容

实验一:现场总线控制系统硬件与软件配置实验

实验二:变频器、PA仪表测试、诊断与控制

七、前续课程、后续课程

前续课程:自控原理、自动元件、计算机网络

后续课程:毕业设计

八、参考教材及学习资源

教材:

[1]王永华.现场总线技术及应用教程——从PROFIBUSAS-i[M].北京:机械工业出版社,2006.

[2]工业过程控制实验技术》自编教材

主要参考资料:

[1] 孙鹤旭,梁涛等.Profibus现场总线控制系统的设计与开发[M].北京:国防工业出版社,2007.

[2] 李正军.现场总线及其应用技术[M].北京:机械工业出版社,2005.

九、考核方式

闭卷考试卷面成绩,占总成绩的80%;实验成绩,占总成绩的20%

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

123

闭卷考试

80%

34

实验

20%

数字图像处理课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404132

课程中文名称:数字图像处理

课程英文名称DigitalImage Processing

课程性质:专业选修课程

开课专业:自动化

开课学期7

总学时32 (其中理论28学时,实验4学时)

总学分2

  1. 课程目标

通过本课程学习,使学生了解数字图像处理相关领域的前沿发展现状和趋势;掌握一些有关图像和视觉的基础知识以及数字图像处理与分析的基本方法;了解图像处理的编程实现方法。并在此基础上,具备灵活运用数字图像处理的相关知识解决相关领域中工程实际问题的能力。

三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)

1)熟练掌握数字图像和数字图像处理的基础知识。

2)熟练掌握数字图像处理的基本方法,并具备运用数字图像处理算法解决实际问题的能力。

3)掌握基于Matlab语言的数字图像处理的基本操作,并具备运用matlab语言实现数字图像处理基本算法的能力。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(3学时)

1.1数字图像处理的概念

1.2 数字图像处理的起源

1.3 数字图像处理的应用实例

1.4 数字图像处理的基本步骤

1.5数字图像处理系统的组成

2 数字图像基础(3学时)

2.1视觉感知的要素

2.2图像数字化

2.3像素间的基本关系

3 空间域图像增强(4学时)

3.1 空间域的背景知识

3.2基本的灰度级变换函数

3.3 直方图处理

3.4 算术/逻辑运算增强

3.5 空间滤波基础

3.6 平滑空间滤波器

3.7 锐化空间滤波器

4 频率域图像增强(2学时)

4.1傅立叶变换和频率域的介绍

4.3 频率域的平滑滤波器

4.4 频率域的锐化滤波器

4.5同态滤波器

4.6 实现

5 图像复原(2学时)

5.1图像退化/复原过程建模

5.2噪声模型

5.3 只存在噪声时的空间滤波复原

5.4退化函数估计

5.5 逆滤波

5.6维纳滤波

5.7 几何变换

6 彩色图像增强(2学时)

6.1 彩色模型

6.2 伪彩色处理

6.3 全彩色处理

6.4 彩色变换

6.5 平滑和锐化

实验一 基于Matlab语言的数字图像处理基本操作(2学时)

实验二 基于Matlab语言的数字图像处理技术(2学时)

7 图像压缩(2学时)

7.1 图像编码基础

7.2 图像压缩模型

7.3无损压缩

7.4有损压缩

8 图像分割(6学时)

8.1间断检测

8.2边缘连接与边界检测

8.3门限处理

8.4基于区域的分割

9 图像表示与描述(2学时)

9.1表示方法

9.2边界描绘子

9.3区域描绘子

10 对象识别(2学时)

10.1 简单的识别方法介绍

10.2实例分析

五、教学方法及手段(含现代化教学手段及研究性教学方法)

课堂讲授与多媒体教学相结合,理论学习与实践上机相结合。

六、实验(或)上机内容

实验一:基于Matlab语言的数字图像处理基本操作。

熟悉并掌握Matlab语言的基本操作、基于Matlab语言的数字图像读、取、存储以及格式转换等操作,实现数字图像的基本运算(包括点、代数和几何运算)。最终达到完成指定功能的图像处理作业的要求。

实验二:基于Matlab语言的数字图像处理技术。

熟悉并掌握基于Matlab的典型的数字图像增强(直方图增强、均值滤波、中值滤波)、图像变换(高、低通滤波)、压缩和分割处理等技术的实现。最终达到完成指定功能的图像处理作业的要求。

七、前续课程、后续课程

前续课程:数字信号处理

后续课程:计算机图形学、计算机多媒体技术

八、参考教材及学习资源

[1] Rafael C. Gonzalez and Richard E.Woods, Digital Image Processing, 2nd edition, Prentice Hall, 2007.

[2] Rafael C. Gonzalez and Richard E.Woods, Digital Image Processing Using MATLAB . Publisher: PrenticeHall 2003

[3]阮秋琦.数字图像处理学(第三版),电子工业出版社,2013.

[4]章毓晋.图像处理和分析教程,人民邮电出版社,2009.

[5]http://course.jingpinke.com/area/details?uuid=ff484866-12ff-1000-96f8-15a99231b035

九、考核方式

闭卷考试卷面成绩,占总成绩的80%;上机实验,占总成绩的20%

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

1)、(2)、(3

闭卷考试

80%

3

上机实验

20%

嵌入式控制系统课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404133

课程中文名称:嵌入式控制系统

课程英文名称EmbeddedControl Systems

课程性质:专业选修课程

开课专业:自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术

开课学期5

总学时32(其中理论24学时,实验8学时)

总学分2

二、课程目标

《嵌入式控制系统》是一门工程性很强的专业选修课。本课程的任务是主要讲解嵌入式控制系统原理及应用。通过讲述ARM微处理器结构及指令系统,嵌入式计算机平台、系统的设计与分析等内容,使学生了解嵌入式系统实用性强、理论和实践相结合、软硬件结合等特点,基本掌握嵌入式系统原理及分析与设计方法。具有一定的综合运用理论知识的能力。

三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)

1)使学生了解ARM器件的发展过程及现状,ARM器件在近代信号领域内的作用、地位和应用;

2)使学生掌握ARM芯片的基本结构,了解各种ARM芯片的特征,掌握ARM器件性能指标的评价标准,了解国外ARM主流厂商和产品,具备ARM芯片选型开发的能力;

3)通过本课程的学习掌握ARM的微处理器结构和指令系统以及嵌入式系统的分析与设计方法,具有应用汇编及C语言进行软件开发的能力,具备开发简单ARM软件的能力;

4)通过实验掌握嵌入式微控制器的硬件资源、指令系统,并以它为核心,能够进行实际系统的设计与分析,具备独立进行ARM系统设计能力。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

1.1嵌入式系统的定义、嵌入式系统的要求、以微处理器为核心的应用、嵌入式系统设计所面临的问题、嵌入式系统的设计过程。

1.2嵌入式处理器简介、嵌入式处理器的分类

2ARM体系结构(6学时)

2.1 ARM简介

ARMTDMI处理器核的特点、ARM体系结构、ARMTDMI功能信号。

2.2 ARM处理状态和模式

处理器模式、处理器状态。

2.3 ARM存储器组织

存储器格式、存储器映射IO、内部寄存器。

2.4 异常

异常类型、异常的优先级及向量表、异常的进入和退出。

2.5 ARM寻址方式

ARM处理器支持的基本寻址方式。

3 ARM指令系统(6学时)

3.1 ARM指令集

存储器访问指令、数据处理指令、分支指令、协处理器指令、杂项指令、伪指令。

3.2 Thumb指令集

存储器访问指令、数据处理指令、分支指令、中断和断点指令、Thumb伪指令。

4ARM硬件结构(10学时)

4.1 LPC2000系列ARM简介

特性、器件信息、结构

4.2 引脚描述

4.3存储器寻址

片内存储器、片外存储器、存储器映射、系统启动代码

4.4 系统控制模块

时钟系统、唤醒定时器、锁相环、存储器映射控制、功率控制

4.5 存储器加速模块

工作原理、操作模式、寄存器、配置

4.6外部存储器控制器

引脚描述、寄存器描述、存储器接口、总线时序

4.7引脚连接模块

控制寄存器、GPIO

4.8向量中断控制器

寄存器描述、中断处理、FIQ中断、向量/非向量中断

4.9最小系统

最小系统的框图、电源、时钟、存储器系统、调试与测试接口。

五、教学方法及手段(含现代化教学手段及研究性教学方法)

采取课堂讲授和实验课相结合的方式,多媒体教学方法与板书教学相结合的方式。

六、实验(或)上机内容

实验一:ARM基础实验

自行设计ARM汇编程序并调试;设计串行通讯程序实现上下位机通讯功能,由上位机控制小灯以不同方式亮和灭。

实验二:键盘及LED驱动实验

通过按键控制数码管显示不同的16进制数,同时将显示内容以串行通讯方式发送至上位机;上位机也可以用串行通讯方式控制数码管的显示内容。

实验三:电机控制实验(实验三到实验十一为选做实验,任选其一)

通过按键方式、或上位机以串行通讯方式控制PWM定时器占空比,控制直流电机或步进电机的转速。

实验四:温度控制实验

在熟悉温度检测传感器、AD转换、控制算法等基础知识情况下,采用已有或设计新的温度检测与控制电路,结合实验平台设计温度控制系统的控制程序,实现完整的水温温度控制系统。

实验五:水箱液位控制实验

在熟悉水液位检测传感器、中断、定时器、控制算法等基础知识情况下,采用已有或设计新的液位检测与控制电路,结合实验平台设计液位控制系统的控制软件,实现完整的水箱液位控制系统。

实验六:ARM功能实验

学生根据实际情况选做下列实现项目,并将其中至少3个项目组合为一个综合内容:

(1) 中断实验;

(2) 液晶显示实验;

(3) 定时器实验;

(4) AD转换实验等。

实验七:基于µCOS-II操作系统的控制系统综合实验

移植µC/OS-II操作系统,并设计相应硬件和控制软件,选作下列综合实验项目:

(1) 电机控制实验;

(2) 温度控制实验;

(3) 水箱液位控制实验等。

实验八:基于µClinux操作系统的控制系统综合实验

移植µClinux操作系统,并设计相应硬件和控制软件,选作下列综合实验项目:

(1) 电机控制实验;

(2) 温度控制实验;

(3) 水箱液位控制实验等。

实验九:环境参数检测与控制实验

在熟悉多种环境参数(温度、湿度、光强等)传感器、AD转换等基础知识情况下,设计并焊接环境参数检测与控制电路板,结合实验平台设计软件,实现完整的环境参数检测与控制系统。

实验十:倒立摆控制实验

在熟悉光电码盘等传感器和PID控制算法等基础知识情况下,设计控制软件,实现一种倒立摆稳摆或平衡控制。

实验十一:自拟综合实验

根据课程的专业特点,学生自己拟定综合项目并完成,达到创新能力培养的要求。

实验一、二为必做实验,实验三到实验十一为选做实验,任选其一。

七、前续课程、后续课程

前续课程:模拟电子技术、数字电子技术、微型计算机原理与接口技术

后续课程:数字信号处理

八、参考教材及学习资源

  1. 周立功.ARM嵌入式系统基础教程.北京:北京航空航天大学出版社,2009.

  2. 符意德.嵌入式系统设计原理及应用.北京:清华大学出版社,2006.

  3. 桑楠.嵌入式系统设计原理及应用开发技术.北京:北京航空航天大学出版社,2002.

  4. 许海燕.嵌入式系统技术与应用.机械工业出版社,2002.

  5. 王田苗.嵌入式系统设计与实例开发.北京:清华大学出版社,2003.

九、考核方式

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

绪论

闭卷考试

15%

ARM体系结构

闭卷考试

25%

ARM指令系统

闭卷考试

30%

ARM硬件结构

闭卷考试

30%

物联网科创导论课程教学大纲

一、课程基本信息

课程编号:201404134

课程中文名称:物联网科创导论

课程英文名称:Introductionto Innovation of Internet of things

课程性质:专业选修课程

开课专业:自动化

开课学期:5

总学时:32(其中理论16学时,其它16学时)

总学分:2

二、课程目

目前物联网技术发展很快,涉及到多种网络技术,不同网络各有特点,适用于不同的应用环境。在具备物联网基础知识的基础上,指导学生结合智能交通、智能物流、智能家居、智能仓库等独立完成物联网科创项目,提高大学生的创新思维和实践能力。

三、教学基本要求

  1. 掌握当今世界物联网主流技术和最新核心技术和理论;

  2. 掌握主流物联网,传感网主要国际标准和产业标准;

  3. 具有物联网/传感网最新技术进展和进行高级研究开发的能力;

  4. 熟悉智能家居、智能仓库、智能物流、智能交通等,具备进行物联网智能系统设计能力,并应用于工程实践中。

四、教学内容与学时分配

学时

主要教学内容

2

世界物联网主流技术和最新核心技术

理论

2

主流物联网,传感网主要国际标准和产业标准,生活实践应用

理论

2

物联网涉及的嵌入式,单片机,自动控制,计算机等相关专业基础知识

理论

4

智能家居、智能物流、智能交通、智能仓库等设计的物联网技术

理论

4

物联网系统的主要结构

理论

2

物联网与工程实践的结合

理论

2

物联网科技作品构成

实践

4

物联网科技作品硬件

实践

4

物联网科技作品软件

实践

6

物联网科技作品完成

实践

五、教学方法及手段

结合生产生活实践和科研项目,引导学生将物联网应用到工程中,并完成相应科技作品。

六、实验(或)上机内容

完成物联网科创项目。

七、前续课程、后续课程

先修课程:自动控制元件、数字信号处理、自动控制理论、RFID基础技术。

八、参考教材及学习资源

教材:

[1] 马建.物联网技术概论[M].北京:机械工业出版社,2011.

主要参考资料:

[1] 电子工业出版社《物联网:技术、应用、标准、安全与商业模式》

[2] 科技出版社《现代无线传感器网络概论》

[3] 机械工业出版社《射频识别(RFID)技术原理与应用》

[4] 电子工业出版社《物联网:技术、应用、标准、安全与商业模式》

九、考核方式

本课程采用分组完成科技作品并提交课程设计作品,成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五等。

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

物联网主流技术和最新核心技术

闭卷考试

30%

物联网的国际标准和产业标准

了解物联网的日常生活应用

课堂研讨

5%

具有阅读中外专业文献并撰写科技论文能力

小论文

15%

物联网系统的软件设计开发

课程设计

50%

物联网智能系统硬件设计


工业自动化系统课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404135

课程中文名称:工业自动化系统

课程英文名称IndustrialAutomation System

课程性质:专业选修课程

开课专业:自动化

开课学期6

总学时40(其中理论28学时,实验12学时)

总学分2.5

二、课程目标

本课程跟踪当前工业自动化系统的新技术、最新进展和研究成果,主要介绍工业自动化系统的发展趋势和功能、现代工业自动化软件系统的基本原理和方法、工业控制网络技术的基础知识及规范。通过本课程的学习,使学生能系统的了解现代工业自动化软件的主要内容、方法和发展现状,掌握传统工业控制网络和现代工业控制网络技术。

本课程要求学生掌握现代工业自动化系统的虚拟仪器技术、组件技术、面向对象技术,掌握工业控制网络技术,了解工业网络集成技术。

三、教学基本要求

本门课程只包括理论学习部分,要求学生掌握现代工业自动化软件系统基础知识、工业网络控制技术基础知识的同时,重点培养学生独立分析思考问题、解决问题的能力,使其能搭建和实现工业自动化的应用案例。

  1. 正确的认识现代工业自动化软件系统的基本理论

  2. 掌握传统工业控制网络技术

  3. 掌握现代工业控制网络技术

  4. 了解工业网络集成技术

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

介绍工业自动化系统的发展历史与趋势,系统的组成和功能。

2 基于虚拟仪器的工业自动化系统(4学时)

熟悉虚拟仪器的相关知识,以及工业自动化软件的特征。掌握软件编写平台的功能,了解文本编程、可视化编程及图形化编程。

3 基于软件组件的测量系统(2学时)

了解软件组件及软件构架技术,及组件编制过程。

4 面向对象软件工程(2学时)

了解软件开发过程模型,掌握软件生命周期中各阶段任务。了解面向对象分析和面向对象设计技术,掌握Coad/Yourdon方法在面向对象软件设计中应用思路。

5 工业控制网络(2学时)

了解工业控制网络的概念,发展历史及发展趋势。熟悉工业控制网络的不同分类方法及网络特点。

6 DeviceNetControlNet技术与应用(4学时)

掌握DeviceNetControlNet技术的特性与通信模式,熟悉DeviceNetControlNet通信模型的物理层、数据链路层与应用层。了解DeviceNet预定义组从连接的工作过程。了解现场总线技术的组态与冗余技术。介绍DeviceNetControlNet技术在生产中的应用案例。

7 工业以太网技术与应用(6学时)

了解以太网与工业以太网的相同点与不同点。掌握工业以太网通信模型、体系结构及拓扑结构。能够进行工业以太网通信实时性分析、网络安全分析及生存性与可用性分析。熟悉PROFINETHSEEthernet/IPModbusTCPEPA等工业以太网标准。介绍工业以太网组网技术及应用案例。

8 工业网络集成技术(6学时)

了解控制网络与信息网络集成的方式,熟悉控制网络与信息网络互联集成的实时性问题、Web系统与数据库的连接问题及网络安全问题。熟悉现场总线控制系统网络之间的集成方法及过程。了解OPC技术规范,数据访问服务器及客户端的开发与测试。介绍OPC技术的应用案例。

五、教学方法及手段

以教师课堂讲授为主,授课方式可以有多媒体课件、课堂讨论、课堂提问等互动形式;网络教学环节作为学生课下学习使用,作为课堂教学的补充。

六、实验(或)上机内容

实验一:基于DeviceNet的电机启停实验、IO触发方式实验

实验二:基于以太网的远程FLEXIO指示灯控制实验

实验三:OPC通讯设置及电机启停实验

七、前续课程、后续课程

前续课程:自控原理、程序设计基础(C语言)、计算机网络

后续课程:学士学位论文

八、参考教材及学习资源

参考教材:

  1. Lingfeng Wang, Kay Chen Tan.现代工业自动化软件设计.电子工业出版社,2008

  2. 王振力.工业控制网络.人民邮电出版社,2012

  3. 陈瑞阳.工业自动化技术.机械工业出版社,2011.

  4. 陈在平.现场总线及工业控制网络技术.电子工业出版社,2008.

九、考核方式

闭卷考试,卷面100分,占总成绩的70%;实验成绩占总成绩的15%;平时成绩占总成绩的15%

教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

期末考试

闭卷

70%

实验成绩

实验报告

15%

平时成绩

点名、提问、讨论

15%

系统工程导论课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号:201404136

课程中文名称系统工程导论

课程英文名称Introductionof System Engineering

课程性质专业选修课程

开课专业自动化

开课学期7

总学时32(其中理论32学时,实验0学时)

总学分2

二、课程目标

通过本课程的学习,使学生具备系统工程的基本知识和系统决策分析基本技能,了解系统工程的基本概念、发展历史、现状及今后的应用方向,掌握系统工程的基本理论、基本方法。培养学生用系统科学的思想、系统工程的理论和方法分析问题和解决实际工程问题的能力。培养学生具备研究思维、独立研发实施能力和协作创新意识等综合素质。

三、教学基本要求

  1. 了解系统工程的基本概念、发展历史、现状、应用背景及发展前沿

  2. 具有应用系统工程理论和系统工程技术知识的能力。

  3. 能够解决实际工程工作中系统建模、分析、设计、实现及综合等问题。

  4. 具备研究思维、独立研发实施和协作创新等基本素质。

  5. 具有阅读中外专业文献并撰写科技论文能力。

四、教学内容与学时分配

1绪论(2学时)

系统的概念及定义、系统工程的产生与发展、系统工程与系统科学的定义。

2 系统学基础(6学时)

2.1系统科学、系统工程的基本理论(1学时)。

2.2老三论(2学时):系统论、控制论和信息论。

2.3新三论:耗散结构论、协同论、突变论(3学时)。

3 系统工程方法论(6学时)

3.1基本方法与实施步骤,霍尔方法论,系统模型分类。

3.2系统的静态模型与优化。

3.3系统的动态模型与优化。

4 系统预测(2学时)

系统预测概述,常用系统预测方法,回归分析法,神经网络模型法

5 系统决策分析(4学时)

5.1介绍决策的概念,系统评价。

5.2系统决策分析。

6 系统性能评价(2学时)

系统性能评价概述,评价指标体系,评价步骤,常用系统性能评价方法,费用-效益分析法,关联矩阵法,层次分析法

7 系统可靠性分析(2学时)

系统可靠性概述,可靠性指标,,分析举例

8博弈论(4学时)

8.1对策论。

8.2纳什均衡及纳什其人。

9 课堂研讨(2学时)

五、教学方法及手段

以课堂教学为主,使用多媒体课件授课;教师引导,学生利用课余时间查阅资料,通过课堂研讨,进行研究方案、步骤设计及编程上机调试,以实验数据及分析和大论文形式,使学生:

  1. 掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;了解系统工程的前沿发展现状和趋势;

  2. 培养具有解决问题、实施工程实验的综合设计性、研究创新性的能力。

六、实验(或)上机内容

实验一:针对某一工程实例,建立其系统模型、预测模型及参数优化。

七、前续课程、后续课程

前续课程:概率论与数理统计、自动控制理论(一)、自动控制理论(二)。

后续课程:学士学位论文。

八、参考教材及学习资源

教材:

[1]汪应洛.系统工程理论、方法与应用[M].北京:高等教育出版社,1992.

主要参考资料:

[1]王众托.系统工程引论[M].北京:电子工业出版社,1984.

[2]夏绍玮.系统工程概论[M].北京:清华大学出版社,1995.

九、考核方式


教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

了解系统工程的基本概念、发展历史、现状、应用背景及发展前沿

查阅资料

10%

具有阅读中外专业文献并撰写科技论文能力

大论文

10%

具有应用系统工程理论和系统工程技术知识的能力。

课堂研讨

10%

能够解决实际工程工作中系统建模、分析、设计、实现及综合等问题

大论文

40%

具备研究思维、独立研发实施和合作创新等基本素质

上机

20%

其它

出勤

10%

控制系统仿真课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号:201404137

课程中文名称:控制系统仿真

课程英文名称:Control system simulation

课程性质:专业选修课程

开课专业:自动化

开课学期:7

总学时:32(其中理论24学时,上机8学时)

总学分:2

二、课程目

本课程是自动化等专业本科生的一门专业选修课。控制系统仿真是控制工程领域工程师必须熟练掌握的重要知识和技能,培养学生进行控制系统计算机辅助分析、设计与研究的思维和开发实施及协作创新能力,以解决实际问题为驱动,激发学生的学习兴趣,通过实验设计,使学生获得综合运用专业知识和计算机技术解决问题的方法。

三、教学基本要求

本课程是一门针对控制理论课程的实践性应用型非常强的课程,要求学生要理论联系实际,在熟练掌握基本概念原理、基本方法和应用后,重点应放在与工程实际的结合应用能力上,上机操作是本课程重要的教学环节。

授课安排上具有系统性又有方向性,使学生掌握控制系统仿真原理现状、发展趋势;

培养学生具备进行控制系统仿真的知识、能力和素质,厚基础、强能力、重创新。

  1. 了解控制系统仿真的基本概念、发展历史、现状、应用背景及发展前沿。

  2. 具有应用控制系统仿真知识的能力。

  3. 能够解决实际工程工作中控制系统计算机辅助分析、设计与研究问题。

  4. 具备研究思维、独立研发实施和协作创新等基本素质。

  5. 具有阅读中外专业文献并撰写科技论文能力。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

掌握控制系统仿真原理现状、发展趋势以及应用、常用的控制系统仿真方法,系统仿真的过程、步骤。

2仿真软件——MATLAB(1学时)

2.1MATLAB简介:MATLAB的交互方式,MATLAB工具箱简介

2.2程序设计基础与绘图功能:变量、常量与数据结构;基本语句结构与数学运算;MATLAB的流程结构、函数编写、调用与调试;绘图功能

3 动态仿真集成环境——Simulink1学时)

3.1 Simulink简介:建模模块,输入、输出模块及输出显示形式

3.2建模过程:模型的构造, 子系统的建立, 模型的封装

3.3仿真过程:仿真参数设定,数据的分析、存储和可视

4 控制系统的数学模型及其转换(4学时)

4.1数学模型的基本描述(2学时):连续时间系统的数学模型,离散时间系统的数学模型

4.2数学模型间的相互转换(2学时):数学模型之间的相互关系,基于MATLAB的数学模型转换

5 连续系统仿真算法(4学时)

5.1数值积分仿真算法(2学时): 欧拉法、梯形法、龙格库塔法,算法的实现及步长选择

5.2离散相似法(2学时):离散相似模型,基于结构图的仿真方法

6 采样控制系统的数字仿真--数字化仿真方法(4学时)

离散调节器模型及仿真方法,保持器的数学模型及离散化,连续被控对象数学模型的离散化,采样周期与仿真步长的确定

7 基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设计(2学时)

7.1系统分析:基于MATLAB工具箱的控制系统频域、时域、根轨迹和状态空间分析

7.2 LTI ViewerLTIViewer浏览器

7.3 SISO Design ToolSISODesign Tool,单变量系统设计

8 控制系统模型的建立(4学时)

8.1过渡过程法,包括脉冲响应法和阶跃响应法;(1学时)

8.2频率响应法和傅立叶分析法;(0.5学时)

8.3相关技术和频谱分析;(0.5学时)

8.4最小二乘法辨识模型参数(2学时)

要求:熟练掌握系统仿真的基本原理及方法、连续时间系统的数学模型、欧拉法、梯形法、龙格库塔法,算法的实现及步长选择。

五、教学方法及手段

以课堂教学为主,使用多媒体课件授课;教师引导,学生利用课余时间查阅资料,通过课堂研讨,进行研究方案、步骤设计及编程上机调试,以实验数据及分析和小论文形式,使学生:

  1. 掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;了解控制系统仿真的前沿发展现状和趋势;

  2. 培养具有解决问题、实施工程实验的综合设计性、研究创新性的能力。

六、实验(或)上机内容10学时)

实验一:基本数值积分方法仿真(2学时)必做

求解微分方程。采用欧拉法、梯形法、四阶龙格-库塔法等基本数值积分方法进行仿真,并运用Matlab所提供的函数、直接求解法求解,分析对比结果。

实验二:离散相似法仿真(2学时)必做

针对某一控制系统的状态方程,采用零阶或一阶保持器,运用离散相似法进行仿真。

实验三:控制系统分析(2学时)必做

掌握使用matlab进行系统频域.、根轨迹针、能控、能观、稳定性分析。

实验四:控制系统Simulink仿真(2学时)必做

学习使用Simulink进行系统仿真的方法,设计PID子系统,典型控制系统的Simulink仿真。

以下实验任选其一:

实验五:控制系统设计.2学时)

使用Bode图,状态空间极点配置和状态观测器控制进行控制系统设计,编写程序并上机调试。

实验六:水箱液位控制系统仿真研究(2学时)

针对水箱液位控制系统建模,并采用MatlabSimulink)仿真。

实验七:水箱温度控制系统仿真研究(2学时)

针对水箱温度控制系统建模,并采用MatlabSimulink)仿真。

实验八:半物理仿真(2学时)

针对一阶倒立摆系统、或二阶倒立摆系统、或球杆系统,进行实时控制半物理仿真。

实验九:利用最小二乘法辨识模型参数,(2学时)

针对某一控制系统模型,辨识其模型参数,并且仿真。

实验十:研究创新型实验(2学时)

学生自主命题,针对一个控制系统进行综合设计实验并实施。

七、前续课程、后续课程

前续课程:高等数学、线性代数、概率论与数理统计、C语言、自动控制理论

后续课程:毕业设计。

八、参考教材及学习资源

教材:自编讲义

参考资料:

[1] 王晓陵.系统建摸与参数估计[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2003.

[2] 熊光楞.控制系统数字仿真(1).清华大学出版社,1982

[3]李国勇.控制系统数字仿真与CAD(1).电子工业出版社,2003

[4]张晓华.控制系统数字仿真与CAD(1).机械工业出版社,1999

九、考核方式

考核方式:课堂研讨10%,小论文40%,实验40%,出勤10



教学基本要求项

考核形式

占总成绩的比例

了解控制系统仿真的基本概念、发展历史、现状、应用背景及发展前沿

课堂研讨

5%

具有阅读中外专业文献并撰写科技论文能力

小论文

10%

具有应用控制系统仿真知识的能力

课堂研讨

5%

能够解决实际工程工作中控制系统计算机辅助分析、设计与研究问题

小论文

30%

具备研究思维、独立研发实施和协作创新等基本素质

实验

40%

其它

出勤

10%

运筹学课程教学大纲


一、课程基本信息

课程编号201404138

课程中文名称:运筹学

课程英文名称OperationalResearch

课程性质:专业选修课程

开课专业:自动化

开课学期5

总学时32(其中理论32学时,实验0学时)

总学分2

二、课程目标

运筹学是一门以数学为主要工具,寻求各种问题最优解的知识。通过本课程的学习,使学生熟练掌握运筹学的基本理论、基本方法,培养学生用系统的观点、综合优化的方法解决实际工程问题的基本技能。

三、教学基本要求

  1. 熟练掌握运筹学中各类问题求解的基本原理、基本方法。

  2. 具有运用运筹学的思想进行问题分析与建模的能力。

  3. 具有运用运筹学的求解方法解决实际应用问题的能力。

四、教学内容与学时分配

1 绪论(2学时)

1.1 运筹学的起源、特性、影响

1.2 运筹学建模方法

2 线性规划问题及其求解方法(8学时)

2.1 线性规划问题及其数学模型

2.2 标准线性规划问题求解方法

2.3 非标准线性规划问题求解方法

3 对偶理论与灵敏度分析(4学时)

3.1 对偶理论的实质