PO6023《测控技术II》课程教学大纲
课程名称：测控技术II
课程代码：PO6023
学分/学时：3学分/32学时课程+（16学时实验）
开课学期：春季学期
适用专业：机械工程、热能与动力工程、核工程、航空航天工程等相关专业
先修课程：《电工与电子技术G类》、《模型、分析与系统控制》、《机械振动》、《测控技术I》
开课单位： 机械与动力工程学院
一、课程性质和教学目标
课程介绍：《测控技术II》主要从机械工程角度出发，理论联系实际，突出工程应用，全面系统地介绍了机电控制基本器件——低压电器、可编程控制器、单片机、数字信号处理器，嵌入式控制器的组成、原理及应用，并在此基础上，讲述了总线技术和机电系统的总体设计方法，是适用于机械工程及自动化、热能与动力工程、核科学与工程和航空航天工程等相关专业研究生的一门学位课程，也可以作为大学四年级本科生的选修课程。
教学目标：《测控技术II》旨在培养相关专业研究生或大学四年级本科生掌握机电控制技术的基本概念和原理、基本器件和机电控制设计方法，重在培养研究生或大学四年级本科生设计完整的机电控制系统。本课程不仅为学生提供必要的基础理论知识，重点培养学生利用专业技能分析解决问题的能力，为今后从事工程技术工作、科学研究以及开拓新技术领域，打下坚实的基础。
本课程主要包括机电控制技术的基本知识、继电器接触器控制、单片机技术、可编程控制器、数字信号处理器、嵌入式控制器以及总线技术等，以及实现机电系统控制的基本方法、途径和步骤。要求研究生或大学四年级本科生在课程学习过程中，联系实际探讨运用机电控制技术解决机械自动化系统控制的有效方法。主要有下列内容：

1.绪论
重点内容：机电控制概述，机电控制技术的产生与发展，机电控制系统基本结构要素和关键技术，机电系统的设计方法与应用实例。
2.常用机电控制系统的软硬件基础
重点内容：常用低压电器的特性、图形文字符号及用途，电器原理图的画法规则，基本（典型）控制电路。
3.可编程控制器
重点内容：PLC概述，组成，基本工作原理，编程语言及程序设计，顺序步进指令及编程，PLC控制系统设计步骤及应用举例。
4.单片机原理及应用
重点内容：概述（发展过程及常见种类、特点及应用领域、发展趋势），单片机结构组成及特点（以较为新型的51系列－AT89S52为例），复位及时钟时序，指令系统，中断与定时，通讯及系统扩展应用（IO扩展，存储扩展，通讯，AD与DA，键盘与显示）。
5.数字信号处理器及嵌入式控制器
重点内容：数字信号处理器特点（与单片机对比）与种类，以TMS320F2812为例介绍运动控制类DSP的组成及运动控制方面的资源优势及应用（AD，PWM，编码器接口，事件捕捉，总线及通讯）； 
嵌入式控制器特点（与单片机及DSP对比）与种类，以意法为例介绍运动控制类ARM的组成以及运动控制方面的资源优势及应用（AD、PWM、编码器接口、事件捕捉、总线及通讯、以太网、USB 、CD卡以及操作系统编程）。
6.总线技术与应用
重点内容： 总线技术简介，总线的结构特点与优点，几种典型总线与应用。
7.机电控制系统的分析与设计
重点内容：机械驱动系统、电子电路、控制以及软件设计之间的参数耦合及动力学耦合；系统总体设计原理和方法；
8.机电控制技术的应用
重点内容：AGV以及运动学建模介绍，环境信号感知、输出、传递函数及反馈，电机伺服控制，机电控制系统构成等。
二、课程教学内容及学时分配
1.第1章 绪论（2学时/课堂教学）
1）机电控制概述；2）机电控制技术的产生与发展；3）机电控制系统基本结构要素和关键技术；4）机电系统的设计方法与应用实例。
２.第２章　继电器接触器控制系统（4学时/课堂教学）
1）常用低压电器的特性；2）低压电器的图形文字符号及用途；3）电器原理图的画法规则；4）基本（典型）控制电路。
3.第3章　可编程控制器（４学时/课堂教学）
1）PLC概述；2）组成与基本工作原理点；3）编程语言及程序设计；4）顺序步进指令及编程；5）PLC控制系统设计步骤及应用举例。
4.第4章　单片机原理及应用（14学时/课堂教学）
1）单片机概述；2）单片机结构组成及特点；3）复位及时钟时序；4）指令系统；5）中断与定时；6）通讯及系统扩展应用（IO扩展；7）存储扩展；8）通讯，AD与DA；９）键盘与显示。
５.第５章　数字信号处理器及嵌入式控制器（2学时/课堂教学）
1）数字信号处理器特点（与单片机对比）与种类；2）以TMS320F2812为例介绍运动控制类DSP的组成及运动控制方面的资源优势及应用；3）嵌入式控制器特点（与单片机及DSP对比）与种类4）介绍ARM的组成以及运动控制方面的资源优势及应用（AD、PWM、编码器接口、事件捕捉、总线及通讯、以太网、USB 、CD卡以及操作系统编程。
６.第６章 总线技术与应用（2学时/课堂教学）
1）总线技术简介；2）总线的结构特点与优点；3）几种典型总线与应用。
７.第７章 机电控制系统的分析与设计（２学时/课堂教学）
1）机械驱动系统、电子电路、控制以及软件设计之间的参数耦合及动力学耦合；2）系统总体设计原理和方法。
８.第８章 机电控制技术的应用（2学时/课堂教学）
1）ＡＧＶ以及运动学建模介绍；2）环境信号感知、输出、传递函数及反馈；3）电机伺服控制；４）机电控制系统构成等。5）综合实验的引入和指导
9. 第9章 综合实验（16学时/实验）

三、教学方法
本课程教学以课堂教学、综合实验、课外作业等共同实施。
本课程将以机电控制技术为主线，重点培养研究生或大学四年级本科生掌握工程中常用的控制技术和方法，设计完整的机电控制系统的能力、素质与专业技能。
本课程参照国内外的相关教材，以及注意吸收机电控制理论与技术的最新成果来组织课堂教学内容。本课程课堂教学上还将充分利用视频演示来辅助教学，调动研究生或大学四年级本科生的学习积极性，提高教学效率。本课程还将注重过程考核，通过作业等形式来锻炼与培养研究生或大学四年级本科生运用机电控制技术及设计方法来解决机电工程控制方面的基本能力。
四、考核与评估

考核方式：平时作业＋期末考试＋出勤与实验，期末考试为闭卷方式。
成绩评定方式：平时作业20分＋期末考试40分＋实验30分。
课程分数计算方法如下：
1 出勤 10%
2 平时作业（4次*5分） 20%
3 期末考试 40%
4 实验 30%

五、教材及参考书目
1)杨汝清等，机电控制技术，科学出版社， 2009
2)曹其新等，轮式自主移动机器人，上海交通大学出版社，2012
3)杨汝清等，智能控制工程，上海交通大学出版社，2001
4)张迎新等，北航单片机初级教程，北京航空航天大学出版社，2009
5)张迎新等，单品微型计算机原理、应用及接口技术，国防工业初版社，1998
6)邓星钟. 机电传动控制（第四版），华中科技大学出版社，2001