自动控制技术及应用（第2版）教案 陈慧蓉 单元4、5 自动控制系统频域分析法、线性系统的校正与设计

-14-教案学年第二学期开课学院电气与自动化学院教研室(课程组)电气自动化技术课程名称自动控制技术授课对象主讲教师职称二○二四年三月第46-48课时授课课题4.1频率特性基本概念教学目标知识掌握频率特性定义及频率特性与传函关系理解频率特性的表示方法技能能够利用频域分析法进行系统性能分析能够根据系统性能指标进行系统综合的能力素养团队协作能力，严谨认真的学习工作作风，用于探索，敢于创新精神教学重点和难点重点：频率特性定义及频率特性与传函关系，频率特性表示方法难点：频率特性表示方法教学资源1.教学PPT和视频资料2.智慧职教职教云资料3.MOOC课程《自动控制技术》教学方法和手段讲授法、讨论法、案例法、练习法思政活动1．频率特性与传函关系、频率特性数学表示与图形表示所蕴含的“诚信、友爱、平等思想”；2．奈奎斯特（H.Nyquist）、伯德（H.W.Bode）探索并提出在频域内研究系统的频率响应法，引导学生具有“开拓进取，孜孜不倦，勇于探索的精神”教学安排课前：一、教师在智慧职教平台发布学习资料并布置相关任务二、学生在智慧职教平台查阅课前任务并完成以下任务复习相关知识，完成讨论“正弦量三要素”及“正弦量相量表示”预习本次课内容，观看平台发布的视频资料课中：一、复习上次课内容并对任务完成情况进行分析总结二、新课讲授4.1频率特性基本概念4.1.1频率特性定义（重点介绍）以RC电路来说明说明：在系统的输入端加上一正弦信号，其稳态输出响应也是一个正弦信号，频率与输入信号频率相同，但幅值和相角发生变化，且变化取决于输入信号的频率。提醒：为幅频特性，是稳态输出与输入的幅值之比；为相频特性，是稳态输出与输入之间的相角差4.1.2频率特性与传递函数关系频率特性和传递函数都是系统的数学模型，传递函数是复数域中的数学模型，频率特性是频域中的数学模型，频率特性是传递函数的一种特殊情形。4.1.3频率特性的数学表示法（重点介绍）注意：数学表示方法学生不容易掌握所以需要从基本的复数表示讲解提问：3+4j,3-4j,-3+4j,-3-4j的数学表示4.1.4频率特性的图形表示法1、幅相频率特性曲线RC网络的幅相频率特性曲线来说明。注意：（1）极坐标图上要标箭头，箭头为ω增大方向；（2）由于ω从0→+∞和ω从—∞→0的幅相曲线关于实轴对称，因此一般只绘制ω从0→+∞的幅相曲线。2、对数频率特性曲线RC网络的对数频率特性曲线来说明。三、学习任务完成“频率特性基本概念”测验完成课程平台资源学习完成主题讨论四、课堂小结教师对本次课进行总结融入思政教育1．频率特性与传函关系、频率特性数学表示与图形表示所蕴含的“诚信、友爱、平等思想”；2．奈奎斯特（H.Nyquist）、伯德（H.W.Bode）探索并提出在频域内研究系统的频率响应法，引导学生具有“开拓进取，孜孜不倦，勇于探索的精神”（课程思政）课后：一、教师在线上与学生互动交流二、学生完成以下任务复习本节课内容完成智慧职教MOOC平台中“频率特性基本概念”测验完成自评互评及课堂评价课后反思第49-50课时授课课题4.2典型环节频率特性教学目标知识理解各典型环节频率特性曲线绘制技能能够利用频域分析法进行系统性能分析能够根据系统性能指标进行系统综合的能力素养团队协作能力，严谨认真的学习工作作风，用于探索，敢于创新精神教学重点和难点重点：典型环节频率特性曲线绘制难点：振荡环节频率特性曲线绘制教学资源1.教学PPT和视频资料2.智慧职教职教云资料3.MOOC课程《自动控制技术》教学方法和手段讲授法、讨论法、案例法、练习法思政活动奈奎斯特（H.Nyquist）、伯德（H.W.Bode）探索并提出在频域内研究系统的频率响应法，引导学生具有“开拓进取，孜孜不倦，勇于探索的精神”教学安排课前：一、教师在智慧职教平台发布学习资料并布置相关任务二、学生在智慧职教平台查阅课前任务并完成以下任务复习相关知识预习本次课内容，观看平台发布的视频资料课中：一、复习上次课内容并对任务完成情况进行分析总结二、新课讲授4.2典型环节频率特性注意：讲解时以提问带复习的形式4.2.1比例环节频率特性4.2.2积分环节频率特性4.2.3积分环节频率特性4.2.4惯性环节的频率特性说明：两渐近线交点的频率为，它称为惯性环节转折频率或交接频率。注意：转折频率概念的理解4.2.5比例微分环节的频率特性说明：比例微分环节的转折频率（交接频率）为4.2.6振荡环节的频率特性提醒：学生不容易理解和掌握其相频特性，讲解时要说明为啥是分段函数说明：为两条渐近线的交点，称为振荡环节的转折频率（交接频率）4.2.7延迟环节的频率特性三、学习任务完成“典型环节频率特性”测验完成课程平台资源学习完成主题讨论四、课堂小结教师对本次课进行总结融入思政教育奈奎斯特（H.Nyquist）、伯德（H.W.Bode）探索并提出在频域内研究系统的频率响应法，引导学生具有“开拓进取，孜孜不倦，勇于探索的精神”（课程思政）课后：一、教师在线上与学生互动交流二、学生完成以下任务复习本节课内容完成智慧职教MOOC平台中“典型环节频率特性”测验完成自评互评及课堂评价课后反思第51-53课时授课课题4.3开环幅相频率特性曲线绘制，4.4开环对数频率特性曲线绘制教学目标知识理解开环幅相频率特性曲线绘制步骤；掌握开环幅相频率特性曲线规律了解叠加法绘制开环对数频率特性曲线掌握直接法绘制开环对数频率特性曲线技能能够根据系统开环频率特性曲线判别系统结构类型，进行系统性能分析素养团队协作能力，严谨认真的学习工作作风，用于探索，敢于创新精神教学重点和难点重点：开环幅相频率特性曲线规律，直接法绘制开环对数频率特性曲线难点：同上教学资源1.教学PPT和视频资料2.智慧职教职教云资料3.MOOC课程《自动控制技术》教学方法和手段讲授法、讨论法、案例法、练习法思政活动奈奎斯特（H.Nyquist）、伯德（H.W.Bode）探索并提出在频域内研究系统的频率响应法，引导学生具有“开拓进取，孜孜不倦，勇于探索的精神”教学安排课前：一、教师在智慧职教平台发布学习资料并布置相关任务二、学生在智慧职教平台查阅课前任务并完成以下任务复习相关知识，完成讨论“如何判别系统是由哪些典型环节组成”预习本次课内容，观看平台发布的视频资料课中：一、复习上次课内容并对任务完成情况进行分析总结二、新课讲授4.3开环幅相频率特性曲线绘制提问：系统开环频率特性与系统开环传递函数之间的关系举例：以实例来说明开环幅相频率特性曲线如何绘制。总结规律：提问：给出系统的开环幅相频率特性曲线求系统单位阶跃输入作用下稳态误差4.4开环对数频率特性曲线绘制4.4.1叠加法绘制注意：如果系统由n个典型环节串联而成，则其对数幅相频率特性曲线可由对应的n个典型环节对数幅相频率特性曲线叠加而得到。举例：以实例来说明如何利用叠加法进行开环对数频率特性曲线绘制。提醒：关注A点和B点4.4.2直接法绘制（重点介绍）以实例来说明如何利用直接法进行开环对数频率特性曲线绘制。【实例】已知系统开环传递函数，绘制其开环对数幅频渐近特性曲线。注意：对数幅频特性曲线可采用简便方法直接绘制，而对数相频特性曲线只能采用叠加法绘制。三、学习任务完成开环对数幅频特性曲线绘制”在线作业完成课程平台资源学习完成主题讨论四、课堂小结教师对本次课进行总结融入思政教育奈奎斯特（H.Nyquist）、伯德（H.W.Bode）探索并提出在频域内研究系统的频率响应法，引导学生具有“开拓进取，孜孜不倦，勇于探索的精神”（课程思政）课后：一、教师在线上与学生互动交流二、学生完成以下任务复习本节课内容完成智慧职教MOOC平台中“开环对数幅频特性曲线绘制”在线作业完成自评互评及课堂评价课后反思第54-55课时授课课题4.4开环对数频率特性曲线绘制教学目标知识掌握直接法绘制开环对数频率特性曲线理解最小相位系统概念掌握传递函数的频域实验确定技能能够根据系统开环频率特性曲线判别系统结构类型，进行系统性能分析能够根据系统性能指标进行系统综合的能力素养团队协作能力，严谨认真的学习工作作风，用于探索，敢于创新精神教学重点和难点重点：最小相位系统概念，传递函数的频域实验确定难点：传递函数的频域实验确定教学资源1.教学PPT和视频资料2.智慧职教职教云资料3.MOOC课程《自动控制技术》教学方法和手段讲授法、讨论法、案例法、练习法思政活动奈奎斯特（H.Nyquist）、伯德（H.W.Bode）探索并提出在频域内研究系统的频率响应法，引导学生具有“开拓进取，孜孜不倦，勇于探索的精神”教学安排课前：一、教师在智慧职教平台发布学习资料并布置相关任务二、学生在智慧职教平台查阅课前任务并完成以下任务复习相关知识，完成讨论“如何判别系统是由哪些典型环节组成”预习本次课内容，观看平台发布的视频资料课中：一、复习上次课内容并对任务完成情况进行分析总结二、新课讲授4.4开环对数频率特性曲线绘制4.4.3最小相位系统根据系统传递函数的零点和极点在S复平面上的分布情况，来定义最小相位系统和非最小相位系统。注意：最小相位系统的特点是：具有相同幅频特性的一些系统，其中最小相位系统的相角变化范围是最小的。提问：4.4.4传递函数的频域实验确定（重点介绍）举例：以实例来说明如何根据最小相位系统开环对数幅频频率特性曲线来确定系统开环传递函数。提醒：多举例多带学生做练习三、学习任务完成“开环对数频率特性曲线绘制”测验完成课程平台资源学习完成主题讨论四、课堂小结教师对本次课进行总结融入思政教育奈奎斯特（H.Nyquist）、伯德（H.W.Bode）探索并提出在频域内研究系统的频率响应法，引导学生具有“开拓进取，孜孜不倦，勇于探索的精神”（课程思政）课后：一、教师在线上与学生互动交流二、学生完成以下任务复习本节课内容完成智慧职教MOOC平台中“开环对数频率特性曲线绘制”测验完成自评互评及课堂评价课后反思第56-58课时授课课题4.5频率域的稳定判据教学目标知识了解映射定理掌握奈奎斯特稳定判据及对数频域稳定判据技能能够利用频域的稳定判据判别系统稳定性素养团队协作能力，严谨认真的学习工作作风，用于探索，敢于创新精神教学重点和难点重点：奈奎斯特稳定判据及对数频域稳定判据难点：同上教学资源1.教学PPT和视频资料2.智慧职教职教云资料3.MOOC课程《自动控制技术》教学方法和手段讲授法、讨论法、案例法、练习法思政活动分析系统需首先进行系统稳定性判据，映射出国家社会稳定才能进行五个文明建设，才能构建和谐社会教学安排课前：一、教师在智慧职教平台发布学习资料并布置相关任务二、学生在智慧职教平台查阅课前任务并完成以下任务复习上节课内容预习本次课内容，观看平台发布的视频资料，完成讨论课中：一、复习上次课内容并对任务完成情况进行分析总结二、新课讲授4.5频率域的稳定判据4.5.1闭环特征式的构造与特点提醒：闭环特征式特点须理解和掌握，以方便后面知识点学习。4.5.2映射定理（幅角定理）4.5.3开环传递函数不含积分环节的奈奎斯特稳定判据（重点介绍）1、s平面上的封闭曲线Γ的选择提问：稳定的充要条件是什么？说明：s平面上的封闭曲线Γ即奈氏回线肯定包围了QUOTEF(s)的位于s平面右半平面的所有零点和极点。2、映射曲线的绘制结论：当QUOTEs沿封闭曲线Γ即奈氏回线运动一周，在QUOTEGk(s)平面上的映射曲线ΓGH为开环幅相频率特性QUOTEGk(jω)曲线，ω的变化范围为-∞到+∞。3、奈奎斯特稳定判据提醒：1.比较2钟方法2.特别关注穿越的概念以实例来说明如何应用4.5.4开环传递函数含积分环节的奈奎斯特稳定判据提醒：s平面上的封闭曲线Γ的改变以实例来说明如何应用4.5.5对数频率稳定判据1、Nyquist图与Bode图之间的对应关系提醒：2、对数频率稳定判据表述以实例来说明如何应用三、学习任务完成“频域稳定判据”在线作业完成课程平台资源学习完成主题讨论四、课堂小结教师对本次课进行总结融入思政教育分析系统需首先进行系统稳定性判据，映射出国家社会稳定才能进行五个文明建设，才能构建和谐社会（课程思政）课后：一、教师在线上与学生互动交流二、学生完成以下任务复习本节课内容完成智慧职教MOOC平台中“频域稳定判据”在线作业完成自评互评及课堂评价课后反思第59-60课时授课课题技能训练8线性系统的频率响应分析教学目标知识加深了解模拟典型环节频率特性的物理概念。掌握模拟典型环节频率特性的测试方法，能够根据不同环节，不同特征参数确定测试信号的幅值和频率。掌握频率特性曲线绘制方法，并能根据频率特性曲线建立其传递函数。了解模拟典型环节的对数频率特性曲线与理想环节的不同。技能能利用频域分析法进行系统分析的能力；培养动手能力、分析和解决实际问题的能力；学会系统性能分析方法素养团队协作能力，严谨认真的学习工作作风教学重点和难点重点：电路搭建与分析难点：电路搭建与分析教学资源1.教学PPT和视频资料2.智慧职教职教云资料3.MOOC课程《自动控制技术》教学方法和手段讲授法、讨论法、案例法、练习法思政活动实训中团结协作，互帮互助，具有大局意识，团队意识教学安排课前：一、教师在智慧职教平台发布学习资料并布置相关任务二、学生在智慧职教平台查阅课前任务并完成以下任务复习上节课内容预习本次课内容，观看平台发布的视频资料课中：一、介绍本次本次技能训练内容技能训练8线性系统的频率响应分析（1）使用运算放大器、电阻、电容等分立元件构成各种典型环节的模拟电路，利用复阻抗法求出各典型环节传递函数，确定其对数频率特性。（2）频域法测试典型环节频率特性（3）根据实训数据绘制系统对数幅频特性曲线。二、布置任务，学生完成任务（1）分析各典型环节的模拟电路，根据电路参数，确定各典型环节特征参数，并建立它们的数学模型传递函数。（2）各典型环节频率特性测试惯性环节，设置正弦输入信号的幅值为1V，频率从1Hz开始逐步提高，到16Hz附近需仔细测定，一直测试到频率约为300Hz为止，或到难于检测出时为止。将实训数据记录到表4-3中。表4-3惯性环节频率特性测试数据记录()相位差（3）根据实际测量数据绘制对数频率特性曲线。（4）根据实测对数频率特性曲线，作渐近处理，推算传递函数。（5）分析结果与数据，完成实训报告。三、学习任务完成课程平台资源学习学生实训任务并将结果上传完成实训报告四、课堂小结教师对本次课进行总结融入思政教育实训中团结协作，互帮互助，具有大局意识，团队意识（课程思政）课后：一、教师在线上与学生互动交流二、学生完成以下任务分析实践结果与数据，完成实训报告完成自评互评及课堂评价课后反思第61-63课时授课课题4.6稳定裕度,4.7频率特性与系统性能关系教学目标知识掌握相角裕度和幅值裕度概念及计算掌握开环频率特性分析闭环系统性能技能具备利用频域分析法进行系统分析的能力；能够根据系统性能指标进行系统综合的能力素养团队协作能力，严谨认真的学习工作作风，用于探索，敢于创新精神教学重点和难点重点：相角裕度和幅值裕度概念及计算，开环频率特性分析闭环系统性能难点：同上教学资源1.教学PPT和视频资料2.智慧职教职教云资料3.MOOC课程《自动控制技术》教学方法和手段讲授法、讨论法、案例法、练习法思政活动1.稳定裕度的含义映射做事要留有余地，做好充分准备，这样才能遇事沉着、冷静，游刃有余处理任何事情；2.频域三频段理论映射在不同阶段要规划好不同的人生目标，引导学生要确定目标，有了目标才有努力的方向；3.讲授频域带宽与抗干扰的关系引导学生做人做事要有底线，坚持社会主义核心价值观，坚守法律法规底线，坚守职业道德与素养教学安排课前：一、教师在智慧职教平台发布学习资料并布置相关任务二、学生在智慧职教平台查阅课前任务并完成以下任务复习上节课内容，完成讨论“相对稳定性”预习本次课内容，观看平台发布的视频资料课中：一、复习上次课内容并对任务完成情况进行分析总结二、新课讲授4.6稳定裕度4.6.1相角裕度（或PM）（重点介绍）提问：什么是剪切频率（也称穿越频率，开环截止频率）？以实例来说明相角裕度如何求取4.6.2幅值裕度（或GM）4.7频率特性与系统性能关系4.7.1开环频域指标与时域指标间的关系1、典型二阶系统开环频域指标与时域指标间关系2、高阶系统时域指标的估算4.7.2开环频率特性分析闭环系统性能（重点介绍）1、低频段2、中频段3、高频段三、学习任务完成“稳定裕度计算”在线作业完成课程平台资源学习完成主题讨论四、课堂小结教师对本次课进行总结融入思政教育1.稳定裕度的含义映射做事要留有余地，做好充分准备，这样才能遇事沉着、冷静，游刃有余处理任何事情；2.频域三频段理论映射在不同阶段要规划好不同的人生目标，引导学生要确定目标，有了目标才有努力的方向；3.讲授频域带宽与抗干扰的关系引导学生做人做事要有底线，坚持社会主义核心价值观，坚守法律法规底线，坚守职业道德与素养（课程思政）课后：一、教师在线上与学生互动交流二、学生完成以下任务复习本节课内容完成智慧职教MOOC平台中“稳定裕度计算”在线作业完成自评互评及课堂评价课后反思第64-65课时授课课题技能训练9基于MATLAB系统频域分析（包含①绘制幅相频率特性曲线及其稳定性分析；②基于MATLAB绘制对数频率特性曲线及其频域分析）教学目标知识学会使用MATLAB编程绘制控制系统的幅相频率特性曲线（Nyquist图和对数频率特性曲线（Bode图）能够分析控制系统幅相频率特性曲线的基本规律加深理解控制系统奈奎斯特判据的实际应用掌握控制系统频域指标的分析方法。熟练掌握运用对数频率特性曲线分析控制系统稳定性的方法。技能能够利用MATLAB软件进行系统仿真与分析素养团队协作能力，严谨认真的学习工作作风教学重点和难点重点：MATLAB编程绘制控制系统频率特性曲线，控制系统频域指标的分析方法难点：同上教学资源1.教学PPT和视频资料2.智慧职教职教云资料3.MOOC课程《自动控制技术》教学方法和手段讲授法、讨论法、案例法、练习法思政活动实训中团结协作，互帮互助，具有大局意识，团队意识教学安排课前：一、教师在智慧职教平台发布学习资料并布置相关任务二、学生在智慧职教平台查阅课前任务并完成以下任务复习上节课内容预习本次课内容，观看平台发布的视频资料课中：一、介绍本次本次技能训练内容技能训练9基于MATLAB的系统频域分析1、绘制幅相频率特性曲线及其稳定性分析（1）开环幅相频率特性曲线绘制nyquist（）函数可以用来绘制系统的开环幅相频率特性曲线，其调用格式为nyquist(num,den)——作出系统的幅相频率特性曲线图，角频率向量的范围自动设定，默认ω的范围为（-∞，+∞）[re,im,w]=nyquist(num,den)——返回变量格式不作曲线，其中re为频率响应的实部，im为频率响应的虚部，w是频率点。（2）根据开环幅相频率特性曲线判定系统的稳定性2、基于MATLAB绘制对数频率特性曲线及其频域分析（1）开环对数频率特性曲线绘制①bode（）函数可以用来绘制系统的开环对数频率特性曲线，其调用格式为bode(num,den)——作出系统的对数频率特性曲线图，角频率向量的范围自动设定。②[mag,phase,w]=bode(num,den)——返回变量格式不作曲线，其中mag是系统对数频率特性的幅值向量，注意此幅值不是分贝值，需进行转换；phase是系统对数频率特性的相角向量，单位为（0）；w是频率向量，单位为rad/s。（2）计算系统的稳定裕度margin（）函数可以从系统的开环频率特性曲线中计算系统的相角裕度Pm和幅值裕度Gm，以及对应的频率，其调用格式为margin(num,den)——给定开环系统的数学模型，作出系统的对数频率特性曲线图，并在图上标注幅值裕度Gm和对应的频率wcg，相角裕度Pm和对应的频率wcp。[Gm,Pm,wcg,wcp]=margin(num,den)——返回变量格式，不作图。（3）系统对数频率稳定性分析二、布置任务，学生完成任务（1）熟练使用各函数命令，编写M文件，完成以下实践内容，并记录结果。【实践1】已知系统开环传递函数为绘制系统的Nyquist图，判断系统的稳定性，并用闭环单位阶跃响应进行验证。【实践2】已知单位负反馈系统的开环传递函数为分别绘制时系统的Nyquist图，分析系统开环增益不同时，系统Nyquist图的差异，以及对系统稳定性的影响。【实践3】已知单位负反馈系统的开环传递函数为①当K=4时，绘制其Nyquist图和Bode图；②当K=4时，计算系统的相位裕度和幅值裕度，并在Bode图上标注剪切频率，相角裕度，相位穿越频率，幅值裕度；③如果希望系统幅值裕度为16dB，求出对应的K值，并验证。（2）分析结果与数据，完成实训报告。三、学习任务完成课程平台资源学习学生实训任务并将结果上传完成实训报告四、课堂小结教师对本次课进行总结融入思政教育实训中团结协作，互帮互助，具有大局意识，团队意识（课程思政）课后：一、教师在线上与学生互动交流二、学生完成以下任务分析实践结果与数据，完成实训报告完成自评互评及课堂评价课后反思第66-68课时授课课题5.1校正概述，5.2串联校正教学目标知识掌握控制系统校正的概念、校正的形式理解串联相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后-超前校正装置及特性掌握用频率特性法确定串联校正装置参数的方法技能具备利用频率特性法进行系统综合设计的能力素养团队协作能力，严谨认真的学习工作作风，用于探索，敢于创新精神教学重点和难点重点：频率特性法确定串联校正装置参数的方法难点：同上教学资源1.教学PPT和视频资料2.智慧职教职教云资料3.MOOC课程《自动控制技术》教学方法和手段讲授法、讨论法、案例法、练习法思政活动1.校正含义映射做人做事要有校正意识，不断修正，完善自我；2.讲授系统校正，不同系统，不同发展阶段对系统要求不同，引导学生要用发展的眼光看问题，与时俱进，终身学习，始终拥有先进理念和较高的职业素养教学安排课前：一、教师在智慧职教平台发布学习资料并布置相关任务二、学生在智慧职教平台查阅课前任务并完成以下任务复习上节课内容，完成讨论“系统性能指标”预习本次课内容，观看平台发布的视频资料课中：一、复习上次课内容并对任务完成情况进行分析总结二、新课讲授5.1校正概述5.1.1校正概念讲述此概念时把比喻成过河5.1.2校正方式根据校正装置在系统中所处的位置不同，分为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正。5.1.3校正装置5.2串联校正5.2.1串联超前校正（重点介绍）1、超前校正装置，，提醒：如果需要大于的相位超前角，则要在两个超前校正装置相串联来实现，并在所串联的两个装置之间加一隔离放大器，以消除它们之间的负载效应。2、超前校正装置设计超前校正的基本原理是利用超前校正装置的相位超前特性来增大系统的相角裕度，以达到改善系统相对稳定性的目的。因此，要求校正装置最大的相位超前角出现在校正后系统的幅值穿越频率（剪切频率、开环截止频率）处。以实例来说明超前校正装置设计步骤提问：总结串联超前校正特点5.2.2串联滞后校正1、滞后校正装置提醒：滞后校正不是利用校正装置的相位滞后特性，而是利用其高频幅值衰减的特性注意：最大滞后角避免发生在截止频率附近2、滞后校正装置设计以实例来说明超前校正装置设计步骤【实例】控制系统结构图如图所示。若要求校正后的静态速度误差系数等于，相角裕度不低于40°，幅值裕度不小于10dB，剪切频率不小于2.3rad/s，设计串联校正装置。5.2.3串联滞后-超前校正学生自学完成，通过课程设计的完成进行检验三、学习任务完成“系统校正”在线作业完成课程平台资源学习完成主题讨论四、课堂小结教师对本次课进行总结融入思政教育1.校正含义映射做人做事要有校正意识，不断修正，完善自我；2.讲授系统校正，不同系统，不同发展阶段对系统要求不同，引导学生要用发展的眼光看问题，与时俱进，终身学习，始终拥有先进理念和较高的职业素养（课程思政）课后：一、教师在线上与学生互动交流二、学生完成以下任务复习本节课内容完成智慧职教MOOC平台中“系统校正”在线作业完成自评互评及课堂评价课后反思第69-70课时授课课题技能训练10控制系统串联校正设计与实现教学目标知识掌握串联校正装置设计的一般方法研究串联校正装置对系统性能的影响设计一个有源串联超前校正装置，使之满足系统动、稳态性能的要求，并使用模拟电路装置实现校正装置。技能具备利用频率特性法进行系统综合设计的能力；能够利用MATLAB软件进行系统设计和综合的能力；培养动手能力、分析和解决实际问题的能力素养团队协作能力，严谨认真的学习工作作风教学重点和难点重点：电路搭建与分析难点：电路搭建与分析教学资源1.教学PPT和视频资料2.智慧职教职教云资料3.MOOC课程《自动控制技术》教学方法和手段讲授法、讨论法、案例法、练习法思政活动实训中团结协作，互帮互助，具有大局意识，团队意识教学安排课前：一、教师在智慧职教平台发布学习资料并布置相关任务二、学生在智慧职教平台查阅课前任务并完成以下任务复习上节课内容预习本次课内容，观看平台发布的视频资料课中：一、介绍本次本次技能训练内容技能训练10控制系统串联校正设计与实现（1）未校正系统的方框图如图所示，设计相应的模拟电路图（3）用示波器观测并记录未校正系统在阶跃信号作用下的动态性能指标、。（4）根据系统动态性能的要求，设计一个超前校正装置，其传递函数为：要求校正后系统Kv=20，，ts≤1s，校正装置电路校正后系统的方框图为设计相应的模拟电路图，（5）用示波器观测并记录校正后系统在阶跃信号作用下的动态性能指标、。二、布置任务，学生完成任务（1）根据校正前模拟电路图接线，并核对图中各环节的参数。（2）加入阶跃输入电压，用示波器观察并记录系统输出响应曲线及其性能指标：超调量和调节时间。（3）接入校正装置。（4）在校正后系统输入端引入阶跃控制电压，并用示波器观察和记录校正后系统输出响应曲线及系统性能指标：超调量和调节时间，以检验系统是否完全满足预期的设计要求。（5）具体参数及响应曲线记录在表中。表串联校正前后系统响应曲线及性能指标超调量调节时间实测响应曲线理论值实测值理论值实测值待校正系统校正后系统三、学习任务完成课程平台资源学习学生实训任务并将结果上传完成实训报告四、课堂小结教师对本次课进行总结融入思政教育实训中团结协作，互帮互助，具有大局意识，团队意识（课程思政）课后：一、教师在线上与学生互动交流二、学生完成以下任务分析实践结果与数据，完成实训报告完成自评互评及课堂评价课后反思第71-73课时授课课题5.3基本PID控制教学目标知识掌握PID控制规律技能具备系统综合分析与设计的能力素养团队协作能力，严谨认真的学习工作作风，用于探索，敢于创新精神教学重点和难点重点：PID控制规律难点：同上教学资源1.教学PPT和视频资料2.智慧职教职教云资料3.MOOC课程《自动控制技术》教学方法和手段讲授法、讨论法、案例法、练习法思政活动系统校正，不同系统，不同发展阶段对系统要求不同，引导学生要用发展的眼光看问题，与时俱进，终身学习，始终拥有先进理念和较高的职业素养教学安排课前：一、教师在智慧职教平台发布学习资料并布置相关任务二、学生在智慧职教平台查阅课前任务并完成以下任务复习上节课内容预习本次课内容，观看平台发布的视频资料课中：一、复习上次课内容并对任务完成情况进行分析总结二、新课讲授5.3基本PID控制5.3.1比例（P）控制提问：在串联校正中，加大控制器增益Kp作用说明：降低系统开环增益，将使系统的相对稳定性（平稳性）改善，但使系统的稳态精度变差。5.3.2比例-微分（PD）控制以实例来说明其作用，并进行总结说明：比例微分校正将使系统的相对稳定性和快速性改善，但抗高频干扰能力明显下降。5.3.3比例-积分（PI）控制以实例来说明其作用，并进行总结说明：比例积分校正将使系统的稳态性能得到明显改善，但使系统相对稳定性变差。5.3.4比例-积分-微分（PID）控制以实例来说明其作用，并进行总结说明：比例积分微分(PID)校正兼顾了可兼顾PI和PD两种控制作用的优势，可以取得较好的控制效果。三、学习任务完成课程平台资源学习完成主题讨论四、课堂小结教师对本次课进行总结融入思政教育系统校正，不同系统，不同发展阶段对系统要求不同，引导学生要用发展的眼光看问题，与时俱进，终身学习，始终拥有先进理念和较高的职业素养（课程思政）课后：一、教师在线上与学生互动交流二、学生完成以下任务复习本节课内容完成自评互评及课堂评价课后反思第74-75课时授课课题复习总结教学目标知