自控课设无敌版
自控能力提升课程设计
自控能力提升课程设计一、教学目标本课程旨在帮助学生提高自我控制能力，具体目标如下：知识目标：使学生了解和掌握自我控制的概念、重要性以及相关理论。
技能目标：培养学生制定目标、时间管理和情绪调节的能力。
情感态度价值观目标：引导学生树立积极向上的生活态度，培养自律自强的品质。
二、教学内容教学内容围绕自我控制能力的提升展开，主要包括以下方面：1.自我控制的概念与理论：介绍自我控制的定义、类型及其在个人发展中的作用。
2.目标设定与达成：教授如何设定合理的目标，并制定实现目标的策略。
3.时间管理：培养学生合理安排时间、提高学习效率的能力。
4.情绪调节：引导学生认识情绪、学会调节情绪，以更好地应对生活压力。
5.自律与自强：通过案例分析、讨论等方式，培养学生的自律意识和自强精神。
三、教学方法为提高教学效果，本课程采用多种教学方法：1.讲授法：系统讲解自我控制的相关理论，使学生掌握基础知识。
2.讨论法：学生针对案例进行分析讨论，提高学生的思考和表达能力。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解和运用自我控制的方法。
4.实验法：引导学生参与小组实验，培养学生的动手操作和团队协作能力。
四、教学资源为实现教学目标，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习材料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：购置必要的实验设备，为学生提供实践操作的机会。
5.网络资源：利用网络资源，为学生提供更多的学习资料和交流平台。
五、教学评估为全面、客观地评价学生的学习成果，本课程采用以下评估方式：1.平时表现：关注学生在课堂上的参与度、提问回答等情况，给予及时的反馈和鼓励。
2.作业：布置适量的作业，检查学生对知识的掌握和应用能力。
3.考试：设置期中、期末考试，以检验学生对本课程知识的总体掌握情况。
4.自我评价：鼓励学生进行自我评价，反思自己在课程学习中的优点和不足。
自动控制课设
自动控制课设
自动控制课设是一门重要的课程，旨在通过实践应用自动控制理论和方法，培养学生独立思考、分析和解决问题的能力。
该课程通常要求学生选择一个具体的控制对象，设计和实现相应的控制系统，并进行实验验证和结果分析。
在自动控制课设中，学生需要掌握基本的控制理论和方法，包括传递函数、稳定性、根轨迹、频率响应等。
同时，还需要熟悉各种控制器的设计和调试方法，如比例控制器、积分控制器、比例积分控制器、PID控制器等。
在实际操作中，学生需要选择一个具体的控制对象，如水位控制、温度控制、速度控制等，并根据对象的特点和要求设计相应的控制系统。
在系统设计过程中，需要进行模型建立、控制器设计、参数调节等步骤，并进行仿真验证和实验测试，以确保控制系统的稳定性、可靠性和性能优良。
在自动控制课设中，学生不仅需要掌握相关理论和方法，还需要具备团队合作、沟通协调、创新思维等方面的能力。
通过课设的实践活动，学生可以更好地理解课程内容，加深对控制理论和方法的理解和掌握，提高实际问题解决的能力和水平。
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自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解自动控制原理的基本概念，掌握控制系统数学模型的建立方法；2. 掌握控制系统性能指标及其计算方法，了解各类控制器的设计原理；3. 学会分析控制系统的稳定性、快速性和准确性，并能够运用所学知识对实际控制系统进行优化。
技能目标：1. 能够运用数学软件（如MATLAB）进行控制系统建模、仿真和分析；2. 培养学生运用自动控制原理解决实际问题的能力，提高学生的工程素养；3. 培养学生团队协作、沟通表达和自主学习的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制原理的兴趣，激发学生探索科学技术的热情；2. 培养学生严谨、务实的学术态度，树立正确的价值观；3. 增强学生的国家使命感和社会责任感，认识到自动控制技术在国家经济建设和国防事业中的重要作用。
本课程针对高年级本科学生，结合学科特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
课程注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决实际问题的能力，为培养高素质的工程技术人才奠定基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 自动控制原理基本概念：控制系统定义、分类及其基本组成；控制系统的性能指标；控制系统的数学模型。
2. 控制器设计：比例、积分、微分控制器的原理和设计方法；PID控制器的参数整定方法。
3. 控制系统稳定性分析：劳斯-赫尔维茨稳定性判据；奈奎斯特稳定性判据。
4. 控制系统性能分析：快速性、准确性分析；稳态误差计算。
5. 控制系统仿真与优化：利用MATLAB软件进行控制系统建模、仿真和分析；控制系统性能优化方法。
6. 实际控制系统案例分析：分析典型自动控制系统的设计原理及其在实际工程中的应用。
教学内容按照以下进度安排：第一周：自动控制原理基本概念及控制系统性能指标。
第二周：控制系统的数学模型及控制器设计。
第三周：PID控制器参数整定及稳定性分析。
第四周：控制系统性能分析及MATLAB仿真。
自动控制原理少学时教学设计
自动控制原理少学时教学设计前言在自动控制原理这门课程中，学生需要学习与理解许多抽象的控制理论与方法。
所以，为了使学生更好地掌握课程内容，我们需要针对学生的学习需求进行教学设计，以尽可能的节约学习时间，并提高学生的学习效率与掌握程度。
在本文中，将介绍几种基于具体课堂情境的教学设计方案，以提高学生的学习效率与兴趣。
方案一：交互式教学教学步骤：1.在授课前，教师需要提前准备好针对某些重点难点概念的问答题或者思考题，并将其呈现在课件中。
2.在授课中，教师通过简要的讲解来引导学生回答问题，并以此展开针对该概念的深度探究。
3.学生可以在论坛或者课件下方进行提问或者讨论，在和其他同学的讨论中加深对概念的深入理解。
方案分析：这种教学方案可以提高学生的主动学习能力和思考能力，同时这种教学形式也更符合现代化学习的趋势，有利于提高学生成绩，增强学生的学习积极性。
方案二：案例教学教学步骤：1.教师根据特定行业或实际问题中的实例将控制理论进行讲解。
2.要求学生先自己进行思考，然后展开小组讨论。
3.组织分组小组讨论，每组可以设计实际的控制方案，并进行展示。
4.教师就实验结果及小组展示进行点评，提供他们需要根据控制理论改进方案之类的建议。
方案分析：这种教学方案可以加强学生对课程的实际应用能力，使学生理论和实际结合起来。
同时，小组合作可以更好地培养学生的合作精神和实践能力，提高学生的专业素养水平。
方案三：跨学科整合教学教学步骤：1.教师将控制原理和其他学科知识进行整合，例如物理、工程力学、电学等。
2.教师先通过视频播放或ppt形式的演示进行介绍，然后给出实例或者命题模拟练习。
3.学生在进行案例分析、实际仿真上钟训练，能够选择合适的控制方法进行应用和计算。
方案分析：这种教学方案能够很好地培养学生的跨学科思维能力和合作精神，使学生能够了解更多的控制知识并深入思考实际应用。
结论自动控制原理是一门复杂而又有趣的学科，其掌握需要学生通过多方面的学习与实践练习来达到。
自动控制系统课程设计
自动控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动控制系统的基本概念、分类及工作原理，理解并能够描述典型自动控制系统的结构组成。
2. 使学生了解自动控制系统中常用的数学模型，并能够运用这些模型分析系统的性能。
3. 让学生掌握自动控制系统的性能指标及其计算方法，能够评价系统的稳定性、快速性和准确性。
技能目标：1. 培养学生运用数学工具进行自动控制系统建模、分析及设计的能力。
2. 使学生具备使用相关软件（如MATLAB等）进行自动控制系统仿真的技能。
3. 培养学生解决实际自动控制工程问题的能力，提高团队协作和沟通表达能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣和热情，激发他们探索未知、勇于创新的精神。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践，养成良好的学习习惯。
3. 增强学生的环保意识，让他们明白自动控制技术在节能、减排等方面的重要作用，提高社会责任感。
本课程针对高年级学生，结合自动控制系统的学科特点，注重理论联系实际，强调知识、技能和情感态度价值观的全面发展。
通过本课程的学习，使学生能够为从事自动控制领域的研究和实际工程应用打下坚实基础。
二、教学内容1. 自动控制系统概述：介绍自动控制系统的基本概念、分类、应用领域，使学生建立整体认识。
教材章节：第一章 自动控制系统导论2. 自动控制系统的数学模型：讲解线性微分方程、传递函数、状态空间等数学模型，以及它们在自动控制系统中的应用。
教材章节：第二章 自动控制系统的数学模型3. 自动控制系统的性能分析：讲解稳定性、快速性、准确性等性能指标，以及相应的计算方法。
教材章节：第三章 自动控制系统的性能分析4. 自动控制系统的设计方法：介绍PID控制、状态反馈控制、最优控制等设计方法，培养学生实际设计能力。
教材章节：第四章 自动控制系统的设计方法5. 自动控制系统仿真：结合MATLAB等软件，讲解自动控制系统仿真的基本方法。
教材章节：第五章 自动控制系统仿真6. 自动控制系统的应用案例分析：分析典型自动控制系统的实际应用案例，提高学生解决实际问题的能力。
自动控制元件课程设计
自动控制元件课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动控制元件的基本概念、分类和工作原理，如传感器、执行器、控制器等。
2. 使学生了解自动控制系统的数学模型，并能够运用相关的理论知识分析元件在系统中的作用。
3. 帮助学生理解自动控制元件在工业、生活中的应用，培养他们对工程技术应用的认知。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际自动控制问题的能力，能针对具体案例设计合适的控制元件。
2. 提高学生动手实践能力，能够正确连接、调试自动控制元件，构建简单的自动控制系统。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够在项目实施过程中进行有效的分工与合作。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动控制技术的兴趣，培养他们主动探索、积极创新的精神。
2. 培养学生严谨、认真、负责的学习态度，养成良好的工程素养。
3. 使学生认识到自动控制技术对社会发展的意义，增强他们的社会责任感和使命感。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
在课程实施过程中，教师应关注学生对基本概念的理解、实践能力的培养以及情感态度价值观的塑造，确保课程目标的达成。
二、教学内容1. 自动控制元件概述- 自动控制元件的分类及作用- 常见自动控制元件的原理与应用2. 传感器- 传感器的种类及工作原理- 传感器的选用与安装- 传感器在自动控制系统中的应用案例3. 执行器- 执行器的种类及工作原理- 执行器的选用与调试- 执行器在自动控制系统中的应用案例4. 控制器- 控制器的分类及工作原理- 控制器参数的整定方法- 控制器在自动控制系统中的应用案例5. 自动控制系统的数学模型- 系统数学模型的建立方法- 数学模型在自动控制系统分析中的应用6. 自动控制元件的实践应用- 实践项目的设计与实施- 自动控制元件的连接与调试- 实践过程中问题的分析与解决教学内容按照以上大纲进行安排，注重理论与实践相结合，让学生在学习过程中逐步掌握自动控制元件的相关知识。
有自动控制的课程设计
有自动控制的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解自动控制的基本概念，掌握其工作原理和应用领域。
2. 使学生掌握自动控制系统的数学模型，并能运用相关公式进行计算分析。
3. 帮助学生了解自动控制系统的设计方法和步骤，培养其系统思维。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识，设计简单的自动控制系统的能力。
2. 提高学生运用数学软件进行自动控制系统仿真的技能。
3. 培养学生团队协作能力和问题解决能力，能够针对实际问题进行讨论和分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的好奇心和探索精神，激发其学习兴趣。
2. 引导学生关注自动控制技术在现实生活中的应用，认识到科技改变生活的意义。
3. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程伦理观念。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论联系实际，以培养学生实际操作能力和创新能力为核心。
通过本课程的学习，使学生能够掌握自动控制基本理论，具备一定的控制系统设计和分析能力，为将来从事相关工作打下坚实基础。
同时，注重培养学生的情感态度价值观，使其在学习过程中形成积极向上的人生态度和社会责任感。
本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 自动控制基本概念：控制系统定义、分类及性能指标，自动控制系统的基本组成部分。
2. 数学模型：控制系统的微分方程、传递函数、状态空间模型及其相互转换。
3. 控制系统分析：稳定性分析、稳态误差分析、动态性能分析等。
4. 控制系统设计：PID控制、根轨迹法、频率响应法、状态空间设计法等。
5. 自动控制应用案例：介绍自动控制在工业、农业、交通等领域的实际应用。
教学大纲安排如下：1. 自动控制基本概念（1课时）2. 数学模型（2课时）3. 控制系统分析（3课时）4. 控制系统设计（4课时）5. 自动控制应用案例（2课时）教学内容与教材章节关联如下：1. 自动控制基本概念：第1章2. 数学模型：第2章3. 控制系统分析：第3章4. 控制系统设计：第4章5. 自动控制应用案例：第5章在教学过程中，将按照教学大纲和教材内容，结合课程目标，循序渐进地展开教学，确保学生掌握自动控制相关知识，提高其理论联系实际的能力。
自动控制原理教学设计
自动控制原理教学设计背景自动控制原理是现代控制理论中的核心课程之一，是控制理论与实践紧密结合的重要教学环节。
本文对自动控制原理的教学设计进行探讨，旨在提高教学效果、加强学生对自动控制原理的理解，培养学生的实际操作技能。
目标本教学设计的目标是：1.使学生理解自动控制系统的基本原理、结构和工作过程；2.培养学生对自动控制系统的分析、设计和应用能力；3.提高学生的实际操作技能。
教学内容理论教学1.自动控制系统的基本概念和分类；2.自动控制系统中的传感器、执行器、控制器等组成部分及其特点；3.自动控制系统的建模方法及仿真；4.自动控制系统的控制算法及实现。
实验教学1.实验一：PID控制器的设计–实验目的：了解PID控制器的原理、设计方法和调节过程；–实验内容：使用MATLAB软件设计PID控制器，并将其搭建在实验台上进行调节。
2.实验二：模糊控制器的设计–实验目的：了解模糊控制的基本原理和设计方法；–实验内容：使用模糊控制器设计实验，实现小车的自动避障。
教学方法理论教学1.课堂讲授–通过课件、板书等方式进行讲授；–引导学生积极思考、互动交流。
2.小组讨论–组织学生进行小组讨论，讨论课堂上的问题和实践应用；–促进学生互相交流、学习，加深对控制理论的理解。
实验教学1.实验指导–实验前进行详细的实验指导，介绍实验流程和注意事项；–在实验过程中进行指导，帮助学生解决实验中出现的问题。
2.实验报告–要求学生在实验结束后撰写实验报告；–重点关注实验设计、实验结果分析、实验结论等方面。
教学评价1.理论考试–主要考察学生对控制理论的理解和掌握情况；–要求学生在规定时间内回答一定数量的理论问题。
2.实验评价–对学生的实验设计、实验完成情况、实验报告等进行评价；–给出具体的评价标准，提高学生的自我评价意识。
总结自动控制原理教学是提升控制工程专业学生实践能力和理论素养的重要教学环节。
通过理论课堂教学和实验教学的相结合，可以提高学生对自动控制原理的理解和应用能力。
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一．课程设计的目的与要求本课程为《自动控制理论A》的课程设计，是课堂的深化。
设置《自动控制理论A》课程设计的目的是使MATLAB成为学生的基本技能，熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。
作为自动化专业的学生很有必要学会应用这一强大的工具，并掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。
通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。
通过此次计算机辅助设计，学生应达到以下的基本要求：1.能用MATLAB软件分析复杂和实际的控制系统。
2.能用MATLAB软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。
3.能灵活应用MATLAB的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。
二、设计正文1.控制系统的数学模型1.1已知系统的传递函数为：, 在MATLAB环境下获得其连续传递函数形式模型。
已知系统的脉冲传递函数为：，在MATLAB环境下获得其采样时间为8秒的传递函数形式模型。
解：输入程序num=[3 -2 0 9];den=[4 6 3 1 2];G=tf(num,den)运行结果G =3 s^3 - 2 s^2 + 9-----------------------------4 s^4 + 6 s^3 + 3 s^2 + s + 2Continuous-time transfer function.再输入程序Ts=18;G2=tf(num,den,Ts)运行结果G2 =3 z^3 - 2 z^2 + 9-----------------------------4 z^4 + 6 z^3 + 3 z^2 + z + 2Sample time: 18 secondsDiscrete-time transfer function.1.2已知系统的,。
求出系统的传递函数，并其转换为零、极点形式。
解：num1=1;den1=[2 1];num2=[3 1];den2=1;g1=tf(num1,den1);g2=tf(num2,den2);g=feedback(g1,g2)运行结果g =1-------5 s + 2Continuous-time transfer function.将其转换为零、极点形式。
输入gg=zpk(g)运行结果gg =0.2-------(s+0.4)Continuous-time zero/pole/gain model.2、控制系统的时域分析：2.1已知系统传递函数求输入为正弦函数时的输出响应。
并求特征方程的根。
解： num=[1];den=[1 -2 4]; y=tf(num,den); t=[0:0.1:20]; u=sin(t); c=lsim(y,u,t); plot(t,c); grid;xlabel('t sec');ylabel('input and output') 运行结果2468101214161820-2-1012345678x 107t seci n p u t a n d o u t p u t求其特征方程的根输入p=[1 -2 4];roots(p) 运行结果 ans =1.0000 + 1.7321i 1.0000 - 1.7321i2.2 典型二阶系统的传递函数为: 2222)(nn ns s s G ωξωω++=试分析不同参数下的系统阶 响应。
解：（1）绘制当n ω =1，ξ 从0.25到1.25时阶跃响应曲线。
wn=1; for i=1:10; kecy(i)=0.25*i;ss(i)=tf(wn*wn,[1 2*kecy(i)*wn wn*wn]);end; s1=ss(1); s2=ss(2); s3=ss(3); s4=ss(4); s5=ss(5);ltiview 得到阶跃响应Step ResponseTime (seconds)A m p l i t u d e51015202500.511.5结果分析：当wn 固定时， 01ξ<<时，为衰减震荡。
ξ越大其超调量越小。
=1ξ时，为临界阻尼状态。
1ξ>时，无震荡可以进行性能指标的分析可以知道峰值，超调量，调节时间等。
还可以将其转换为伯德图奈氏图等。
伯德图Bode DiagramFrequency (rad/s)10-210-110101102P h a s e (d e g )M a g n i t u d e (d B )奈式图Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s-1-0.500.51 1.5（2）将阻尼比固定为 =0.7，绘制各个自然频率下的阶跃响应曲线 l=0.7; for i=1:10; kecy(i)=0.25*i;ss(i)=tf(kecy(i)*kecy(i),[1 2*kecy(i)*l kecy(i)*kecy(i)]);end; s1=ss(1); s2=ss(2); s3=ss(3); s4=ss(4); s5=ss(5); ltiviewStep ResponseTime (seconds)A m p l i t u d e05101520253035400.20.40.60.811.21.4分析：当自然频率增加时，系统的响应速度也将增加，而响应曲线的峰值将保持不变。
3 控制系统的根轨迹分析法3．1 负反馈系统开环传递函数为：，试绘制K 由0→+∞变化时其闭环系统的根轨迹。
并分析稳定性。
解：输入程序num=[2 5 8];den=conv([2 3],conv([3 6],[1 -4 3])); rlocus(num,den) 可得闭环系统根轨迹-20-15-10-55101520Root LocusReal Axis (seconds -1)I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)可以看出系统不稳定。
3.2控制系统的开环传递函数为。
（1）画出系统的根轨迹，并根据根轨迹图分析系统稳定性。
（2）用根轨迹图说明增加一个开环零点能是系统无论K 取何值都是稳定的。
解：（1）画出根轨迹图num=1;den=conv([1 0],[1 2 1.6]); rlocus(num,den)Root LocusReal Axis (seconds -1)I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)-3-2-1123System : sys Gain: 3.48P ole: 0.0232 + 1.3i Dam ping: -0.0178Overshoot (%): 106Frequency (rad/s): 1.3在根轨迹与虚轴交点处单击可以观察此点的参数。
由图可知当0<K<3.48时系统稳定 （2）当加入开环零点后 num=1;den=[1 2 1.6]; rlocus(num,den)-4-3-2-11234Root LocusReal Axis (seconds -1)I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)由图可知系统始终稳定。
4 控制系统频域分析法4.1. 已知系统开环传递函数为， 。
绘制系统的Nyquist 曲线图，并分析系统稳定性。
解：num=100*[0.5 1];f1=[1 1];f2=[0.9 1];f3=[0.01 1]; den=conv(f1,conv(f2,f3)); nyquist(num,den)得到w 从0到+ 的图形。
-60-40-20204060Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s由奈氏判据可知P=0、N=0、Z=0所以闭环系统稳定。
4.2已知某系统的开环传递函数为试绘制系统的伯德图，并求系统的相角稳定余量和幅值稳定裕量，并分析系统的稳定性。
解：num=100*[0.5 1];f1=[1 1];f2=[0.9 1];f3=[0.01 1]; den=conv(f1,conv(f2,f3)); bode(num,den)-80-60-40-2002040M a g n i t u d e (d B )Bode DiagramFrequency (rad/s)10-210-1100101102103104-180-135-90-450System: sysP hase Margin (deg): 63.7Delay Margin (sec): 0.0223At frequency (rad/s): 49.8Closed loop stable? YesP h a s e (d e g )由图可知幅值穿越频率c w =49.8rad/s ，相角稳定稳定裕量63.7，幅值稳定裕量0.0223。
5系统校正5.1根轨迹超前校正已知单位反馈系统的开环传递函数为,试设计校正装置，使系统满足： （1） 最大超调量%15%≤σ； （2） 调整时间ts<0.6；（3） 单位斜坡响应的稳态误差ess<0.02。
解：1）稳态误差加入校正后不影响稳态误差，ess= <1所以K>0.01。
所以传递函数可以是2）分析未校正的阶跃响应性能指标。
num=[10]; den=[0.2 1 0]; g1=tf(num,den); g=feedback(g1,1); step(g)Step ResponseTime (seconds)A m p l i t u d e00.51 1.52 2.50.20.40.60.811.21.4由图可知超调量为30.5%调节时间为1.55s 不满足性能指标的要求。
3）设计校正环节利用MATLAB 中的单变量控制器参数自动整定，确定校正函数。
输入以下命令启动SISO TOOL 界面：s=tf('s'); num=[10]; den=[0.2 1 0]; G=tf(num,den); Gc=(s+1)/(s+2); sisotool(G ,Gc)在Automated Tuning栏目，选择其中的Optimize Compensation按钮。
优化参数选择。
单击Compensators标签，可以得出下图所示界面，选中增益和零极点共3个参数。
优化指标选择。