控制系统仿真课程教学大纲
一、课程基本信息
课程编号： AS33108
课程名称： 控制系统仿真
英文名称：Control System Simulation
课程学时：32 讲课学时：24实验学时：0上机学时：8习题学时：0
课程学分：2学分
开课单位：航天学院控制科学与工程系
授课对象：自动化、探测制导与控制技术专业
开课学期：3春
先修课程：高等数学、线性代数、计算机基础、自动控制原理
二、课程目标
控制系统仿真是根据真实系统的数学模型研究系统性能的技术，是实际工程任务分析和设计的重要参考，也是控制理论教学与实验的重要辅助工具。本课程将采用课堂教学和上机实验结合的形式，通过航空航天领域控制系统仿真实例讲解Matlab/Simulink和LabVIEW等优秀的控制系统仿真软件的应用方法，培养学生掌握控制系统仿真和辅助设计的基本技能，加深对所学自动控制原理等专业课的理解，提高学生利用所学控制理论解决实际问题的能力。
课程目标对学生的能力要求如下：
课程目标1. 了解控制系统仿真的概念和特点、发展历史、及发展趋势；掌握几种数值积分算法和基本概念，熟悉常见的控制系统的数学模型；掌握基于Matlab/Simulink和Labview进行诸如卫星姿态控制、导弹制导系统等典型控制系统机构的建模、分析、设计、仿真方法。
课程目标2. 掌握基于Matlab/Simulink和Labview不同软件调试方法，使得学生具备应用先进设计工具解决工程实际问题的能力；
课程目标3. 培养和锻炼学生独立解决问题的能力、研究能力、表达能力和团队合作能力。
三、课程目标与毕业要求对应关系（黑体、小四、加粗、行距20磅）
毕业要求 | 毕业要求具体描述 | 课程目标 |
1.工程知识 2.问题分析 | 1-2 具有利用数学知识解决复杂控制系统仿真问题的专业基础知识。 2-1 能应用基本原理完成诸如航天器控制系统和导航制导系统等问题的建模。 | 课程目标1 |
5. 使用现代工具 | 5-2 能恰当使用Matlab/Simulink/Labview等仿真软件，完成控制系统问题的模拟和仿真分析。 | 课程目标2 |
9. 个人和团队 | 9-3 能在课堂及上机实验中，改过团队合作开展工作，发挥团队中每个角色作用。 | 课程目标3 |
四、课程目标与课程内容对应关系（黑体、小四、加粗、行距20磅）
序号 | 教学内容 | 教学要求 | 学时 | 教学方式 | 对应课程 目标 |
1 | 控制系统仿真基本概念 |
| 2 | 授课 | 课程目标1 课程目标3 |
2 | 控制系统的数学模型及其转换 |
| 2 | 授课 | 课程目标1 课程目标3 |
3 | 连续系统数字仿真方法 |
| 2 | 授课 | 课程目标1 课程目标3 |
4 | 控制系统的MATLAB求解 |
| 6 | 授课4 上机2 | 课程目标2 课程目标3 |
5 | 控制系统的Simulink动态仿真 |
| 6 | 授课4 上机2 | 课程目标1 课程目标3 |
6 | 控制系统的计算机辅助设计与分析 |
| 6 | 授课4 上机2 | 课程目标2 课程目标3 |
7 | MATLAB专用工具箱 |
| 2 | 授课 2 | 课程目标1 课程目标3 |
8 | LabVIEW控制系统设计与仿真 |
| 6 | 授课4 上机2 | 课程目标2 课程目标3 |
五、课程教学方法
1. 课堂授课
1.1 采用启发式教学，通过提问和互动激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。
1.2 采用电子教案、电子书籍、程序代码等多种资料相结合，多媒体教学与传统的板书相结合的方式，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。
1.3 采用案例教学方式，理论教学与工程实践相结合，引导学生应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，采用现代设计方法和手段，进行典型控制系统仿真，培养自动化类专业解决利用现代软件解决实际控制系统仿真问题的思维方法和实践能力。
1.4 采用互动式教学，除传统课堂讨论和答疑外，充分利用哈工大现有的网络教学平台，针对共性问题进行作业的收取、问题的提问和回复。
2. 上机教学
作为控制系统仿真课程的重要组成部分，学生将通过个人或团队的形式，解决诸如航天器姿态控制系统仿真、导弹制导系统仿真、线性系统仿真分析、LabVIEW可视化仿真等各种任务，且在上机过程中，进行师生充分交流，培养学生动手能力和实际解决问题的能力。
六、课程考核方法
考核环节 | 所占分值 | 考核与评价细则 | 对应课程目标 |
课堂表现 | 10 | 考核学生们平时上课的表现，对提问的回答、对实验内容的解决能力与协作能力等； | 课程目标3 |
上机实验 | 40 | （1）按要求完成4次实验； （2）上交实验程序； 由老师根据实验程序给出成绩； | 课程目标2 |
期末考试 | 50 | （1）卷面成绩50分； （2）考试命题以大纲中的应知应会内容为主，题型有填空、简答和计算等，并保证逐年有所变化。 | 课程目标1 |
七、主要教材与参考书
李国勇等，计算机仿真技术与CAD—基于MATLAB的控制系统（第2版），电子工业出版社，2008年
薛定宇, 陈阳泉. 基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用, 清华大学出版社, 2008.
陈树学, 刘萱. LabVIEW宝典,电子工业出版社,2011.
刘瑞叶, 任洪林, 李志民. 计算机仿真技术基础, 电子工业出版社, 2011.
大纲撰写人： 大纲审核人：
附件：
毕业要求
（摘自工程教育认证通用标准）
专业必须有明确、公开的毕业要求，毕业要求应能支撑培养目标的达成。专业应通过评价证明毕业要求的达成。专业制定的毕业要求应完全覆盖以下内容：
1.工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。
2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。
3.设计/开发解决方案：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。
4.研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。
5.使用现代工具：能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。
6.工程与社会：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。
7.环境和可持续发展：能够理解和评价针对复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。
8.职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。
9.个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。
10.沟通：能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。
11.项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。
12.终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。
