PAGEPAGE6《系統仿真實訓》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱系統仿真實訓課程編號10課程性質實踐課程課程類別實踐課程開課單位機電工程學院測控教研室授課學期第一學期學分/學時1/1周課內學時1周理論授課0.3周上機學時0.7周課內實踐0實驗學時0課外學時0適用專業測控技術與儀器是否雙語否先修課程系統仿真、控制工程基礎后續課程二、課程簡介《系統仿真實訓》是測控技術與儀器專業的必修集中實踐環節。主要應用控制系統工具箱和基于框圖的仿真集成環境，訓練學生進行控制系統PID控制器設計的實踐能力，是該專業重要的工程訓練環節之一，是在系統仿真課程基礎上的綜合性實訓。三、課程目標及對畢業要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學習，使學生達到以下目標：課程目標1.知識目標：通過本實踐課程，學生能正確理解PID控制器原理，并依靠仿真軟件建立包含PID控制模塊控制系統的仿真模型并進行調試。課程目標2.能力目標：具備使用計算機，進行PID控制器設計的實踐能力。能應用合適的工具，完成控制系統響應分析及結果的數據可視化，提出合理的控制方案。課程目標3.素質目標：通過課程教學，培養學生追求真理的理想和獻身工程實踐的科學精神，樹立學生辯證唯物主義世界觀。通過了解現代科技史和科技英才的成才經歷等，正確理解實踐在科學技術發展中的重要作用，激發學生求知熱情、探索和創新精神，使學生善于思考，勇于實踐。（二）課程目標對畢業要求指標點的支撐課程目標支撐畢業要求指標點畢業要求課程目標1指標點3-3：能夠設計滿足特定需求的測控模塊、系統或儀器，并體現創新意識3-設計/開發解決方案課程目標2指標點3-3：能夠設計滿足特定需求的測控模塊、系統或儀器，并體現創新意識指標點5-2：能夠開發或應用滿足特定需求的現代工具，對測控系統工程領域復雜工程問題進行模擬與預測，并能夠理解其局限性3-設計/開發解決方案使用現代工具課程目標3指標點5-2：能夠開發或應用滿足特定需求的現代工具，對測控系統工程領域復雜工程問題進行模擬與預測，并能夠理解其局限性指標點9-2：能夠在團隊中擔任負責人，具有組織和協調團隊開展工作的能力，并有效實現目標5-使用現代工具9-個人和團隊四、課程基本教學內容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內容第一單元PID控制原理（學時數：1天）1.課程主要內容掌握PID控制器結構；認識PID控制器的作用，具體包括純比例控制、比例微分控制、積分控制、比例積分控制、比例積分微分控制。2.重點和難點掌握PID控制器結構；認識PID控制器的作用，具體包括純比例控制、比例微分控制、積分控制、比例積分控制、比例積分微分控制。3.實施方式理論+實驗4.學習要求掌握PID控制器結構；認識PID控制器的作用，具體包括純比例控制、比例微分控制、積分控制、比例積分控制、比例積分微分控制。5.實驗要求（1）實驗屬性：綜合性實驗（2）開出要求：必做（3）分組要求：1人1組（4）實驗準備：①知識準備：提前復習控制工程基礎課程、系統仿真課程的知識，尤其是關于PID控制與Simulink仿真模型的搭建②軟件準備：自己提前安裝好MALTAB軟件，并嘗試在Simulink平臺上搭建簡易仿真模型（5）其他要求：注重理論教學與實踐教學相結合、課內學習和課外實踐相結合，結合前沿技術講解PID控制原理、Simulink平臺上PID控制元件的架構和使用方法。6.學生學習預期成果學生在進行本環節的實訓內容之后，能夠較為直觀地感受到Simulink仿真工具的便捷性，而且能夠掌握simulink平臺下PID模塊的使用方法。7.支撐課程目標課程目標1.第二單元基于框圖的建立與仿真（學時數：3天）1.課程主要內容認識基于框圖的仿真集成環境及控制系統常用功能模塊，掌握控制系統的搭建方法，掌握控制系統時間響應仿真的方法。2.重點和難點認識基于框圖的仿真集成環境及控制系統常用功能模塊，掌握控制系統的搭建方法，掌握控制系統時間響應仿真的方法。3.實施方式理論+實驗4.學習要求認識基于框圖的仿真集成環境及控制系統常用功能模塊，掌握控制系統的搭建方法，掌握控制系統時間響應仿真的方法。5.實驗要求（1）實驗屬性：綜合性實驗（2）開出要求：必做（3）分組要求：1人1組（4）實驗準備：①知識準備：提前復習控制工程基礎課程、系統仿真課程的知識，尤其是關于PID控制與Simulink仿真模型的搭建②軟件準備：自己提前安裝好MALTAB軟件，并嘗試在Simulink平臺上搭建簡易仿真模型其他要求：注重理論教學與實踐教學相結合、課內學習和課外實踐相結合，講解并指導Simulink平臺下，控制系統（包含PID模塊）模型的建立與參數的調節，并進行數據可視化，觀察參數調節對于控制效果的影響。6.學生學習預期成果學生在進行本環節的實訓內容之后，能夠較為直觀地感受到Simulink仿真工具的便捷性，而且能夠熟練掌握simulink平臺下控制系統（包含PID模塊）模型的建立方法、參數調節方法。7.支撐課程目標課程目標1.課程目標2.第三單元PID控制器的整定（學時數：1天）1.課程主要內容掌握基于響應曲線法的PID整定，掌握基于Ziegler-Nichols方法的PID整定。2.重點和難點掌握基于響應曲線法的PID整定，掌握基于Ziegler-Nichols方法的PID整定。3.實施方式理論+實驗4.學習要求掌握基于響應曲線法的PID整定，掌握基于Ziegler-Nichols方法的PID整定。5.實驗要求（1）實驗屬性：綜合性實驗（2）開出要求：必做（3）分組要求：1人1組（4）實驗準備：①知識準備：提前復習控制工程基礎課程、系統仿真課程的知識，尤其是關于PID控制與Simulink仿真模型的搭建②軟件準備：自己提前安裝好MALTAB軟件，并嘗試在Simulink平臺上搭建簡易仿真模型其他要求：注重理論教學與實踐教學相結合、課內學習和課外實踐相結合，講解并指導Simulink平臺下，PID參數的調節，進行數據可視化，觀察參數調節對于控制效果的影響。并對學生的學校效果進行現場測驗，讓學生在規定時間內根據控制效果完成對PID參數的調節。6.學生學習預期成果學生在進行本環節的實訓內容之后，能夠較為直觀地感受到Simulink仿真工具的便捷性，而且能夠熟練掌握simulink平臺下控制系統（包含PID模塊）模型的建立方法、參數調節方法。7.支撐課程目標課程目標2.課程目標3.（二）課程基本教學內容對課程目標的支撐課程教學內容教學方法支撐的課程目標學時安排第一單元PID控制原理課堂講授、上機操作課程目標11天第二單元基于框圖的建模與仿真課堂講授、上機操作課程目標1、23天第三單元PID控制器的整定課堂講授、上機操作、測驗課程目標2、31天合計5天五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構成（百分制）課程成績構成比例考核環節目標分值考核/評價細則平時成績50%課堂表現（百分制）20課堂根據出勤率、課堂表現、回答問題表現、小組討論表現給出學習表現分值。最終總成績按比例折算為20分。測驗（百分制）80課堂根據需要安排一次測驗，每次答題時間控制在5分鐘之內，根據答題時間、正確程度給分。最終總成績按比例折算為80分。實踐成績50%實驗（百分制）60實踐環節總共涉及兩個項目，根據控制系統的最終結果給分。最終總成績按比例折算為60分。說明書撰寫40實踐環節的說明書撰寫，根據內容、格式、排版給分。最終總成績按比例折算為40分。（二）課程考核對課程目標的支撐教學內容考核內容考核方式支撐的課程目標第一單元PID控制原理…1-1PID控制原理1-2帶有PID模塊的控制系統測驗、實踐環節課程目標1第二單元基于框圖的建模與仿真…2-1控制系統框圖形式的表達2-2Simulink下數學模型建立與仿真測驗、實踐環節課程目標1、2第三單元PID控制器的整定…3-1PID模型的建立3-2PID參數的調整測驗、實踐環節課程目標2、3六、使用教材、相關推薦書目及課程資源（一）使用教材劉金琨.主編：《先進PID控制MATLAB仿真》，電子工業出版社，2016年版；（二）相關推薦書目1.OgataK主編：《控制理論MATLAB教程》，電子工業出版社，2013