运动控制技术与应用 教案 任务4.1 伺服运动控制系统认知

任务4.1伺服运动控制系统认知一、基本信息任务名称伺服运动控制系统认知授课学时2学时授课班级授课人数授课地点运动控制技术实训室课型理实一体化课参考标准国家标准GB/T7344-2017《交流伺服电动机通用技术条件》；西门子V90伺服系统技术手册；生产线数字化仿真应用“1+X”职业技能等级标准；XX学院《运动控制技术》课程标准；全国职业院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项评分标准参考教材《运动控制技术与应用》机械工业出版社2026.6二、教学分析（一）教学内容内容位置项目4伺服运动控制系统→任务4.1伺服运动控制系统认知教学内容1.伺服系统概述与分类

2.伺服电动机的结构、原理及铭牌识读

3.伺服驱动器的控制模式（位置、速度、扭矩）

4.伺服驱动器的内部结构及工作原理

5.V90伺服驱动器的型号与铭牌识读

6.SINAMICSS120组件认知内容分析本次课是项目4的开篇任务，帮助学生建立对伺服系统的整体认知。内容包括伺服系统的基本概念、伺服电动机与驱动器的结构原理、三种控制模式、产品选型及铭牌识读。通过本次课，学生将为后续伺服接线、调试打下理论基础。（二）学情分析知识和技能基础学生已学习《电机与控制》《PLC技术》，掌握了三相异步电动机及变频器知识；但对高精度的伺服控制缺乏系统认识；对伺服电动机与普通电动机的区别、编码器原理、驱动器内部结构了解较少。诉求和素养储备学生对工业机器人、自动化产线等前沿技术兴趣浓厚；但识图、选型、规范意识薄弱；部分学生团队协作意识有待加强。学习特点对伺服控制的实际应用场景充满好奇，对纯理论讲解易产生畏难情绪，需要结合实物、图片、动画辅助理解；善于利用网络查阅产品手册。（三）目标分析知识目标1.了解伺服电动机的结构和工作原理。

2.了解伺服驱动器的结构、工作原理及三种控制模式。

3.掌握伺服电动机和伺服驱动器铭牌参数的识读方法。能力目标1.能正确识读伺服电动机和伺服驱动器的铭牌，从中获取选型所需的关键参数。

2.能查阅V90伺服手册，根据负载要求初步选用伺服电动机和驱动器。

3.能够规范完成伺服电动机的外观检测和绝缘电阻检测。素质目标1.通过了解我国伺服产品的技术进步，厚植爱国情怀，增强科技报国信心。

2.养成规则意识、标准意识和5S管理的职业素养，培养开拓创新的科学精神。（四）教学重难点类型重难点内容确立依据解决方法教学重点1.伺服电动机的结构与工作原理

2.伺服驱动器的三种控制模式

3.铭牌参数识读岗位核心技能，选型与调试的基础1.借助3D结构动画和剖视图

2.以“机器人手臂”比喻讲解三种模式

3.发放真实铭牌图片，分组识读竞赛教学难点1.永磁同步电动机转子为永磁体，定子磁场吸引转子同步旋转的原理

2.增量式与绝对式编码器的区别

3.驱动器内部主电路与控制电路的协同过程原理抽象，与传统异步电机差异大1.用磁铁道具演示“异性相吸”同步旋转

2.动画对比增量式与绝对式编码器输出信号

3.类比“大脑（控制电路）+心脏（主电路）”（五）教学策略教学流程任务引入（5min）→新知讲解（25min）→铭牌识读与选型实践（25min）→元器件检测实训（20min）→评价总结（10min）→课后拓展（5min）教学方法讲授法、任务驱动法、小组协作法、案例教学法信息化手段1.智慧树在线课平台：发布预习视频、课件、任务单

2.虚拟仿真软件：伺服电动机结构3D拆解演示

3.数字化资源：西门子V90产品手册、选型软件教学资源实物：V90伺服驱动器、1FL6伺服电动机、S120组件模型；工具：万用表、兆欧表；资料：铭牌图片、V90样本、选型表活页

三、教学安排课前教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图与技术手段知识探索1.观看微课“伺服系统的工作原理与应用”

2.查阅伺服应用场景

3.浏览V90手册1.智慧树平台发布预习视频和任务单

2.发布讨论题：伺服与变频调速有何不同？

3.上传V90手册电子版1.观看视频，思考应用场景

2.参与线上讨论

3.浏览手册，了解产品基本参数激发兴趣，了解前认知，提前接触产品手册课中（第1节）教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图与技术手段任务导入（5min）播放工业机器人、数控机床、自动化产线中伺服系统应用的视频片段1.提问：这些设备的精确定位如何实现？

2.引出“伺服系统”概念，明确本课任务

3.介绍相关岗位职责1.观看视频，思考并回答

2.明确学习目标

激发兴趣，增强学习动力新知讲解（15min）1.伺服系统概念与分类

2.伺服电动机的结构与原理（永磁同步电动机）

3.增量式与绝对式编码器1.结合PPT和3D动画讲解定子、转子、编码器

2.用磁铁道具演示“定子磁场吸引永磁转子同步旋转”

3.对比讲解两种编码器工作方式1.聆听讲解，观察3D动画

2.参与磁铁演示互动

3.记录笔记，思考区别

3D动画+磁铁演示突破难点新知讲解（10min）1.伺服驱动器三种控制模式（位置、速度、扭矩）

2.伺服驱动器内部结构（主电路+控制电路）1.以“机器人手臂”为例讲解三种模式

2.结合图4-4讲解三环控制结构

3.类比“大脑（控制电路）+心脏（主电路）”1.结合实例理解三种模式

2.观察控制原理图，理解位置环、速度环、电流环关系

生活化比喻降低难度巩固练习（5min）课堂小测验：

1.伺服电动机转子是永磁体还是绕组？

2.哪种编码器断电后不需要回原点？

3.三种控制模式是什么？1.优慕课发布选择题/判断题

2.实时查看答题统计

3.针对性讲解错题1.手机/电脑端答题

2.查看结果并记录易错点即时检测，调整教学节奏课中（第2节）教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图与技术手段铭牌识读与选型实践（15min）1.伺服电动机铭牌参数识读

2.V90伺服驱动器铭牌参数识读

3.根据负载要求初步选型1.发放铭牌图片（或实物）

2.讲解各参数含义（参照图4-3、图4-6）

3.设置选型情境：负载扭矩2.39N·m，转速2000r/min，请选用V90伺服电机和驱动器

4.指导学生查阅手册完成选型表（表4-2）1.分组识读铭牌，记录关键参数

2.小组查阅手册选型

3.填写表4-2设备选型表

4.小组代表分享结果图4-3伺服电动机示例铭牌

图4-6V90伺服驱动器示例铭牌

铭牌识读+选型训练，培养工程实践能力元器件检测实训（20min）1.伺服电动机外观检测

2.三相绕组电阻检测

3.绝缘电阻检测1.讲解检测规范和注意事项

2.演示万用表测绕组电阻（U-V、V-W、W-U）

3.演示兆欧表测绝缘电阻，强调“放电”步骤

4.巡视指导，纠正不规范操作1.领取元器件和仪表

2.外观检测并填写表4-3

3.分组测量电阻，判断平衡性

4.测量绝缘电阻，判断安全性

5.自评与互评万用表测量绕组电阻

兆欧表测量绝缘电阻

掌握伺服电机基本检测方法，培养安全操作习惯评价总结（8min）1.小组展示选型与检测成果

2.教师点评与总结

3.课后任务布置1.听取小组汇报，简要点评

2.总结知识点，强调选型要点

3.介绍国产伺服品牌（汇川、埃斯顿等），激发爱国情怀

4.发布课后拓展任务1.小组代表汇报成果

2.聆听总结，记录要点

3.完成表4-4、表4-5的自评和互评展示评价促进学习，国产伺服案例厚植爱国情怀课后拓展（2min）完善选型表和检测表

2.查阅国产伺服品牌技术发展

3.预习下一节：伺服系统接线与调试1.平台发布作业

2.推送国产伺服技术文章/视频

3.发布预习任务单1.完善并提交表格

2.查阅资料，参与线上讨论

3.观看预习视频巩固所学，拓展视野，为后续课做准备四、课后反思教学实效1.

学习兴趣浓厚：工业机器人等应用场景引入有效激发了学生对伺服系统的兴趣。

2.

知识目标达成：大部分学生能正确识读铭牌，理解三种控制模式的区别。

3.

素质目标渗透：通过国产伺服品牌介绍，增强了科技报国使命感。

4.

技能初步掌握：学生能规范使用万用表和兆欧表完成伺服电动机的检测。不足与改进不