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1、西南交通大学精密测控与系统课程教学大纲（2019版）一、课程基本信息课程名称精密测控与系统Precisionmeasurementandcontrolsystem课程代码MECEO10612课程性质必修开课单位机械工程学院课程类型通识课GeneralEducationCourses新生研讨课FreshmanSeminar口公共基础课PublicBasicCoursesQ专业基础课SpecialtyFoundationalCourses回专业课SpecializedCourses口实验课ExperimentalCourses口课程设计CurriculumDesign0多元化课程Diversifi
2、edCourses口实习实训PracticalTraining授课学期第7学期学分/学时3/51课内学时51理论学时51实践学时0课外学时51课程负责人陈春俊课程团队陈春俊、刘佳适用专业测控技术与仪器授课语言中文先修课程高等数学、复变函数、大学物理、自动控制原理A后续课程毕业设计课程中文简介精密测控与系统是面向我校测控技术与仪器专业，开设的一门重要专业必修课程。课程内容包括精密测控系统基本概念、测控系统的体系结构、测控系统的输入通道设计、测控系统输出通道设计、测控系统的离散数学模型基础、控制系统离散化设计、控制系统模拟化设计、精密测控系统实例分析与设计。通过课程学习，学生系统地掌握精密测控与系
3、统的基本原理和概念，培养学生运用所学知识，分析处理实际进行控制和测试的能力；同时培养学生树立科学严谨的测控系统设计的态度和意识，为以后从事精密测控技术相关工作打下坚实的基础。课程英文简介Precisionmeasurementandcontrolsystemisoneoftheimportantmajorcoursesinthespecialtiesofmeasurementandcontroltechnologyandinslrumeniationofsouthwestjiaotonguniversity.Thecoursecontentincludesthebasicconceptofpr
4、ecisionmeasurementandcontrolsystem,thearchitectureofmeasurementandcontrolsystem,theinputchanneldesignofmeasurementandcontrolsystem,theoutputchanneldesignofmeasurementandcontrolsystem,thefoundationofdiscretemathematicalmodelofmeasurementandcontrolsystem,thediscretedesignofcontrolsystem,thesimulationd
5、esignofcontrolsystem,theanalysisanddesignexampleofprecisionmeasurementandcontrolsystem.Throughthecoursestudy,studentssystematicallymasterthebasicprinciplesandconceptsofprecisionmeasurementandcontrolsystemandcultivatestudentsabilitytoanalyzeandhandletheactualcontrolandtesting.Atthesametime,studentsar
6、etrainedtoestablishascientificandrigorousattitudeandawarenessofmeasurementandcontrolsystemdesign,whichlaysasolidfoundationforfutureworkrelatedtoprecisionmeasurementandcontroltechnology.二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑说明：(1)课程目标所支撑的毕业要求指标点应参照学院2019版测控专业毕业要求指标与课程支撑关系矩阵制定；(2)一门课程的课程目标总数不得少于3个，而且一个课程目标最多只能支撑一个毕业要求二级指
7、标点；如果所列课程目标不能直接支撑2019版测控专业毕业要求指标与课程支撑关系矩阵中指定的毕业要求指标点，则应在毕业要求中填写“其他”。(3)同一个毕业要求二级指标点可以用1-3个课程目标支撑。序号课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求1掌握精密测控与系统的基本概念、基本理论和设计方法，掌握精密测控系统的体系结构。能够对精密仪器设计和测控系统开发问题进行表达和求解。1.5掌握并能够将测控技术及仪器的专业知识，包括多学科交叉、融合的知识用于正确地识别、表达与求解精密仪器设计和测控系统开发相关的复杂工程问题。1.工程知识。掌握数学、自然科学与工程科学的基础理论以及测控技术与仪器专业知识，并能用于解决精
8、密仪器设计和测控系统开发等夏杂工程问题。2掌握计算机测控系统的基本数学模型、基本结构、输入输出通道、控制算法设计。掌握并识别精密测控系统中的关键环节和主要技术参数。2.1能识别和判断精密仪器设计和测控系统开发中的复杂工程问题的关键环节和主要技术参数。2.问题分析能力。能够应用数学、自然科学和仪器科学的基本原理和方法，对精密仪器设计和测控系统开发等豆杂工程问题进行识别、表达、分析，并结合文献研究获得有效结论。3掌握精密测控系统的结构和设计，能根据实际工程问题，具备正确分析和评价精密测控系统的方案的能力。2.4能够认识到精密仪器设计和测控系统开发等工程问题的解决存在多种可选方案，能通过专业知识和文
9、献研究寻求可替代的解决方案，并能对方案进行分析和评价。4掌握精密测控系统设计，并通过学习精密测控系统的实例，将理论与实际相结合培养学生掌握精密测控系统的总体、单元、工艺流程的设计。3.3能够针对精密仪器设计和测控系统开发的特定需求，完成总体设计、单元(部件)设计、工艺流程设计和测控系统设计等。3.设计/开发能力。能够为精密仪器设计和测控系统开发等复杂工程问题提出解决方案，设计满足需求的精密仪器系统、单元(部件)或工艺流程，并能够在设计中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。三、教学内容及进度安排说明：每一项教学内容最多只能支撑一个课程目标，如果同一个教学内容中包含若干个
10、可支撑的课程目标，应当把教学内容进一步细化、分解，例如：教学内容6。序号教学内容学生学习预期成果课时理论/实践支撑课程目标1第一章绪论(1)精密测控与系统的概论；(2)精密测控与系统的地位与作用。了解精密测控与系统在科学研究中的重要作用与意义；理解系统和测控系统的概念。3/012第一章绪论(1)计算机测控系统的类型和组成；(2)计算机测控系统的优势及发展(1)通过课程学习，掌握计算机测控系统的类型、组成、优势、及发展；(2)了解如何使用精密测控系统解3/01序号教学内容学生学习预期成果课时理论/实践支撑课程目标方向：（3）精密测控系统的应用实例。决工程应用中的复杂问题。3第二章离散测控系统的数
11、学模型与分析（1）系统的数学模型概述：（2）Z变换；（3）反Z变化；（4）差分方程的Z变换求解。（I）掌握连线系统与离散系统概念，掌握连续系统的数学模型概述，掌握离散系统数学模型种类；（2）掌握Z变换和反Z变化，学会差分方程的Z变换求解。3/024第二章离散测控系统的数学模型与分析（1）离散系统的传递函数模型；（2）离散系统的稳定性分析；（3）离散系统的时间响应分析。掌握精密测控离散系统的传递函数模型，学会离散系统的稳定性分析和时间响应分析。3/025第二章离散测控系统的数学模型与分析（1）离散系统的根轨迹分析法；（2）离散系统的频率特性分析法。学会使用根轨迹方法和频率特性方法对离散系统进行分
12、析。3/026第三章计算机测控系统的结构与设计（1）计算机测控系统的典型组成框图；（2）计算机测控系统的结构模型设计。（1）掌握计算机控制系统、测控系统、检测系统典型组成框图；（2）掌握基于微机ISA、EISA.PCI总线接口的测控系统设计；（3）基于PCIO4的测控系统设计;（4）掌握基于总线的测控系统设ih（5）掌握基于拟太网的测控系统设计。3/037第三章计算机测控系统的结构与设计（1）测控系统的计算机的类型与选择；（2）测控系统的软件设计。（1）掌握测控系统的计算机的类型与选择,包括ARM及DSP单片机、PC微机或PC工控机、PLC.NI-CRIO、带CPU的专用采集或控制器：（2）掌
13、握测控系统的软件设计，包括计算机软件类型、测控系统常用软件。3/038第四章测控系统的输入与输出通道设计（1）引言；（2）测控系统模拟输入通道设计。（1）掌握测控系统的输入通道、输出通道概念与组成部分；（2）掌握测控系统模拟输入通道设计，包括传感器、信号调理及变送、数据采集基础、信号分析基础。3/029第四章测控系统的输入与输出通道设计（1）测控系统模拟输出通道设计。掌握数模转换器基础与选用，包括D/A转换基本概念、指标、原理、保持器概念原理。3/02序号教学内容学生学习预期成果课时理论/实践支撑课程目标10第四章测控系统的输入与输出通道设计（1）开关量及数字量的输入与输出通道设计。掌握执行器
14、基础与选用，包括电液气调节阀、电机变频控制、步进电机及驱动器、伺服电机及驱动器。3/02I1第五章计算机测控系统控制算法设计（1）控制系统的离散化设计概述；（2）有限拍设计。掌握离散化设计法来实现计算机控制系统，并对有限拍，有限拍调节器、有限拍无波纹系统进行设计、有限拍设计的改进，扰动系统的有限拍设计，能够总结和灵活应用有限拍设计。3/0212第五章计算机测控系统控制算法设计（I）W变换设计法；（2）根轨迹设计法。掌握W变化设计法和根轨迹设计法对计算机控制系统进行离散化设计。3/0213第五章计算机测控系统控制算法设计（1）控制系统的模拟化设计概述；（2）对数频率特性法校正。了解计算机控制系统
15、模拟化设计的基本概念3/0214第五章计算机测控系统控制算法设计（1）数字PlD控制。掌握对数频率特性法校正和数字PID控制。3/0215第六章精密测控系统的实例分析与设计（1）高速列车轮轨力检测系统设计；（2）中速磁浮列车悬浮系统测试设ih通过学习高速列车轮轨力检测系统和中速磁浮列车悬浮系统测试设计，将理论与实际相结合培养学生掌握精密测控系统的步骤。3/0416第六章精密测控系统的实例分析与设计（1）基于电磁传感的材料缺陷检测设计：（2）高速列车主动悬挂系统设计。通过材料缺陷检测和高速列车主动悬挂系统设计，了解整个测控系统的设计思想，包括输入/输出、控制单元，信号处理、信号存储等。3/0417第六章精密测控系统的实例分析与设计（1）精密测控系统的综合设计及讨论通过课程讨论精密测控系统
