DeThiHK1 LTDKTD (07 2020)

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ CƠNG THƯƠNG Độc lập – Tự – Hạnh phúc TRƯỜNG CĐKT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỀ THI HỌC KỲ MÔN: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LỚP: CĐ TĐ18AB Mã đề thi số: LTĐKTĐ 02 Ngày thi: … /… /2020 Thời gian: 90 phút (Không kể thời gian chép/phát đề thi) (Sinh viên sử dụng tài liệu tờ giấy A4 viết tay) Câu 1: (2 điểm) Cho sơ đồ khối sau: Anh/chị tìm hàm truyền tương đương sơ đồ khối Câu 2: (2 điểm) 3s+1 G ( s )  =   s (300s +600s+50) Cho hàm truyền hở G(s) hệ điều khiển hồi tiếp âm đơn vị: Xét tính ổn định hệ thống kín theo tiêu chuẩn ổn định đại số Câu 3: (2 điểm) Tính sai số xác lập cho hệ thống sau với: G ( s) = Với: 4s ( s + 8s + 8) H (s) = s2 a Đầu vào hàm nấc đơn vị (1 điểm) b Đầu vào hàm dốc đơn vị (1 điểm) 1-1 Câu 4: (2 điểm) Vẽ biểu đồ Bode biên độ theo tiệm cận hàm truyền sau: G ( s )  =  100 s (0.02 s + 1) (5s+10) Câu 5: (2 điểm) Cho hệ thống điều khiển góc quay động DC sử dụng điều khiển tỉ lệ Bằng thực nghiệm ta xác định K=60 vị trí góc quay động trạng thái dao động xác lập với chu kỳ T=1,4s Thiết kế điều khiển PID theo phương pháp Ziegler Nichol (1 điểm) Giả sử điều khiển tỷ lệ hệ thống thay điều khiển điều khiển PID với tín hiệu đặt cho hệ góc quay động lúc 100 độ, thông số Kp Ki Kd dương khác 0, đáp ứng ngõ có dạng hình sau: Trục tung đơn vị độ, trục hoành đơn vị mili giây Em cho biết thơng số nói lên chất lượng hệ thống lúc cần điều chỉnh thông số Kp, Ki, Kd để giảm độ vọt lố so với đáp ứng mà chất lượng điều khiển không bị suy giảm (1 điểm) TP HCM, Ngày 13 Tháng 07 Năm 2020 BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HĨA GIÁO VIÊN RA ĐỀ Nguyễn Anh Vũ 1-2 BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG CĐKT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐÁP ÁN ĐỀ THI HỌC KỲ MÔN: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LỚP: CĐ ĐKTĐ18AB Mã đề thi số: LTĐKTĐ 02 Ngày thi: 21/07/2020 Thời gian: 90 phút (Không kể thời gian chép/phát đề thi) (Thang điểm: 10) Câu Điể Nội dung Hàm truyền tương đương GA(s)=G1(s)G2(s)-1 m 0.5 GB(s)=G3(s)-G4(s) 0.5 Gc(s)= GA(s)GB(s)+1 = [G1(s)G2(s)-1] [G3(s)-G4(s)]+1 G(s)=Gc(s)/[1+Gc(s)H(s)]=[[G 1(s)G2(s)-1][G3(s)-G4(s)]+1]/[1+[[G1(s)G2(s)-1][G3(s)-G4(s)]+1] 0.5 H(s)] Tìm K để hệ ổn định 0.5 0.5 Phương trình đặc trưng hệ thống: + G ( s) = ⇔ 1+ 3s+1 =0 s (300s +600s+50) ⇔ s (300s +600s+50)+3s+1=0 ⇔ 300s +600s3 +50s +3s+1=0 Lập bảng Routh sau: s4 300 50 s3 600 α3= s2 97 50 − ×3 = 2 1 − ×0 = 1200 α4= 97 s1 1200 −909 ×1 = 97 97 0 −9409 α5= 1818 s0 9409 ×0 = 1818 0 3− 1+ Vì cột bảng Rough đổi dấu lần nên hệ thống khơng ổn định có nghiệm nằm bên phải 0.5 mặt phẳng phức Tính sai số xác lập cho hệ thống sau với đầu vào hàm nấc đơn vị hàm dốc đơn 1-3 vị Đối với ngõ vào hàm nấc đơn vị:  1 = lim  =∞ s →0 ( s + 8s + 8) s   exl = =0 1+ K p Đối với ngõ vào hàm dốc đơn vị:   = lim  = s →0 ( s + s + 8)    exl = =2 Kv Vẽ biểu đồ Bode biên độ theo tiệm cận 0.25 10 s G ( s )  =  (0.02 s + 1) (0.5s+1) Tần số cắt : 0.25 w1 = = (rad / s) 0.5 w2 = = 50 (rad / s) 0.02 log w1 = 0.3 → → log w2 = 1.699 A có tọa độ 0.25 Độ dốc là: 20dB 0.25 Tại w1 = 0.2 ( rad / s ) thay đổi độ dốc lượng -20dB ⇒ có độ dốc dB Tại w2 = 50 (rad / s) thay đổi độ dốc lượng -40dB ⇒ có độ dốc -40 dB L(w) (dB) 40 dB A 20 -40 db +20 db w (rad) 0.3 -1 1.699 log(w) Thiết kế điều khiển PID theo phương pháp Ziegler Nichol Theo đề ta có : 0.25 Kgh = 60 Tgh = 1,4s 1-4 Thơng số điều khiển PID tính theo cơng thức Zeigler - Nichols : Kp = 0,6Kgh = 0,6 x 60 = 36 KI = TI = 0,5Tgh = 0,5 x 1.4 = 0,7 (sec) => Kp TI TD = 0,125Tgh = 0,125 x 1,4 = 0.175 (sec) => = 0.5 36 = 51.4286 0.7 K D = K pTD = 36 × 0.175 = 6.3 0.25 = Kp + KI + KD s = s 36 + 122 − 100 × 100 = 22% 100 Tqd (5%) ≈ 95 (ms) POT ≈ 51.4286 + 6.3s s Tr = T90% − T10% ≈ 30 − 10 = 20 (ms) 0.5 Tqd (2%) ≈ 110 (ms ) Exl = 100 − 100 = Đối với khâu tỷ lệ, ta nhận thấy đáp ứng có thời gian lên nhanh có độ vot lố lớn nên ta giảm Kp thời gian lên tăng nhẹ độ vọt lố giảm đáng kể Đối với khâu tích phân, ta nhận thấy đáp ứng có sai số xác lập chứng tỏ Ki đủ, nhiên giảm nhẹ Ki để giảm vọt lố Đối với khâu vi phân, ta nhận thấy tốc độ thay đổi tín hiệu lớn, khơng có gai bị dư Kd có độ vọt lố lớn nên ta kết luận hệ thiếu Kd dẫn đến ta tăng Kd để giảm bớt vọt lố TP HCM, Ngày 13 Tháng 07 Năm 2020 BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GIÁO VIÊN RA ĐỀ Nguyễn Anh Vũ 1-5 0.5