TRƯỜNG ĐẠI HỌC KNH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KNH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THÔNG TIN CHUNG Tên học phần (tiếng Việt): LÝ THUYẾT ĐIỀU KHỂN TỰ ĐỘNG Tên học phần (tiếng Anh): AUTOMATIC CONTROL THEORY Mã môn học: 001088 Khoa/Bộ môn phụ trách: Điện/Điện cơng nghiệp Giảng viên phụ trách chính: Ths Trần Quốc Đạt Email: tqdat@uneti.edu.vn GV tham gia giảng dạy: TS Trần Đức Chuyển, Ths Phạm Văn Minh, Ths Roãn Văn Hóa Số tín chỉ: (39, 12, 90) Số tiết Lý thuyết: 39 Số tiết TH/TL: 12 Số tiết Tự học: 90 Tính chất học phần: Bắt buộc Học phần tiên quyết: Không Học phần học trước: Đại số tuyến tính Các yêu cầu học phần: - Sinh viên phải có tài liệu học tập - Một tài liệu tham khảo mục 10.2 MÔ TẢ HỌC PHẦN Học phần lý thuyết điều khiển tự động trang bị cho sinh viên kiến thức hệ thống điều khiển tuyến tính liên tục hệ thống điều khiển tuyến tính rời rạc: khái niệm; thành phần hệ thống điều khiển tự động tuyến tính liên tục rời rạc; phương pháp mơ tả tốn học hệ thống điều khiển tự động bao gồm: phương trình vi phân (đối với hệ liên tục), phương trình sai phân (đối với hệ rời rạc), hàm truyền đạt phương trình trạng thái, khâu động học điển hình; phương pháp khảo sát tính ổn định hệ thống điều khiển tự động (tiêu chuẩn ổn định đại số, tiêu chuẩn ổn định tần số, quỹ đạo nghiệm số); tiêu đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển (sai số, độ điều chỉnh, đáp 340 ứng độ) áp dụng phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển tự động phương pháp quỹ đạo nghiệm số, thiết kế PID tương tự, PID số, phương pháp điều khiển hồi tiếp trạng thái cho hệ ổn định đạt tiêu chất lượng đề MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN ĐỐI VỚI NGƯỜI HỌC Kiến thức Áp dụng kiến thức sở lý thuyết điều khiển tự động phương pháp mô hình đối tượng, xét tính ổn định, tính điều khiển được, quan sát được, tiêu chất lượng, phương pháp thiết kế để phân tích đối tượng tuyến tính liên tục, đối tượng rời rạc Nắm vững kiến thức mơ phỏng, phân tích mơ hình hóa đối tượng dạng phương trình vi phân, hàm truyền đạt phương trình trạng thái Hiểu vận dụng phương pháp thiết kế điều khiển, phương pháp quỹ đạo nghiệm số, phương pháp biểu đồ Bode, phương pháp gán điểm cực để thiết kế điều khiển PID công nghiệp Kỹ Phân tích đối tượng dạng phương trình hàm truyền, phương trình trạng thái; ứng dụng phần mềm Matlab để phân tích, thiết kế mơ hệ thống điều khiển tự động Năng lực tự chủ trách nhiệm Nhận thức tầm quan trọng việc học tập sẵn sàng học tiếp chương trình nhằm nâng cao trình độ chun mơn Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật tác phong công nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật ngun tắc an tồn nghề nghiệp; có trách nhiệm với công việc, tập thể xã hội CHUẨN ĐẦU RA HỌC PHẦN Mã Mô tả CĐR học phần CĐR CĐR Sau học xong môn học này, người học có thể: CTĐT G1 Về kiến thức Áp dụng kiến thức sở lý thuyết điều khiển tự động phương pháp mơ hình đối tượng, xét tính ổn định, tính điều khiển G1.2.1 được, quan sát được, tiêu chất lượng, phương pháp thiết 1.2.1 kế để phân tích đối tượng tuyến tính liên tục, đối tượng rời rạc G1.3.1 Nắm vững kiến thức mơ phỏng, phân tích mơ hình hóa đối tượng dạng phương trình vi phân, hàm truyền đạt 341 1.3.1 phương trình trạng thái Hiểu vận dụng phương pháp thiết kế điều khiển, phương pháp quỹ đạo nghiệm số, phương pháp biểu đồ Bode, phương pháp gán điểm cực để thiết kế điều khiển PID công nghiệp Về kỹ G2 Phân tích đối tượng dạng phương trình hàm truyền, phương G2.1.1 trình trạng thái; ứng dụng phần mềm Matlab để phân tích, thiết kế 2.1.1 mô hệ thống điều khiển tự động Năng lực tự chủ trách nhiệm G3 G3.1.1 Nhận thức tầm quan trọng việc học tập sẵn sàng học tiếp chương trình nhằm nâng cao trình độ chun mơn 3.1.1 Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật tác phong công G3.1.2 nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật nguyên tắc an 3.2.1 toàn nghề nghiệp; có trách nhiệm với cơng việc, tập thể xã hội NỘI DUNG MÔN HỌC, KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY Tuần Nội dung thứ Số Số Tài liệu tiết tiết học tập, LT TH tham khảo PHẦN MỞ ĐẦU Chương 1: Khái niệm chung điều khiển tự động 1.1 Các khái niệm 1.2 Các nguyên tắc điều khiển [1], [2] 1.3 Phân loại hệ thống điều khiển tự động 1.4 Lịch sử phát triển lý thuyết điều khiển tự động 1.5 Một số ví dụ hệ thống điều khiển PHẦN : HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TUYẾN TÍNH LIÊN TỤC Chương 2: Mơ tả tốn học hệ thống điều khiển liên tục 2.1 Khái niệm 2.2.Phép biến đổi Laplace 2.3 Hàm truyền đạt 2.4 Phương trình trạng thái 342 [1], [2], [3], [5] Tuần Nội dung thứ Số Số Tài liệu tiết tiết học tập, LT TH tham khảo Chương : Đặc tính động học hệ thống điều khiển [1], [2], [3], 3.1 Khái niệm đặc tính động học [5] 3.2 Các khâu động học điển hình 3.3 Đặc tính động học hệ thống tự động [1], [2], [3], [5] Chương 4: Khảo sát tính ổn định hệ thống điều khiển [1], [2], [3], 4.1 Khái niệm ổn định [4] 4.2 Tiêu chuẩn ổn định đại số 7 4.3 Phương pháp quỹ đạo nghiệm số (QĐNS) 4.4 Tiêu chuẩn ổn định tần số [1], [2], [3], Thảo luận, chữa tập: chương 1, 2, 3, (trên lớp) [4] Thảo luận, chữa tập: chương 1, 2, 3, (trực tuyến) [1], [2], [3], [4], [5] [1], [2], [3], [4], [5] Chương 5: Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển 5.1 Các tiêu chuẩn chất lượng 5.2 Sai số xác lập [1], [3], [4] 5.3 Đáp ứng độ 5.4 Các tiêu chuẩn tối ưu hóa đáp ứng độ Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển tuyến tính liên tục 6.1 Khái niệm 6.2 Ảnh hưởng khâu hiệu chỉnh đến chất lượng [1], [2], [3], [4], [5] hệ thống 6.3 Thiết kế hệ thống dùng QĐNS 10 6.4 Thiết kế điều khiển PID 11 6.5 Thiết kế hệ thống điều khiển hồi tiếp trạng thái 343 [1], [2], [3], [4], [5] [1], [2], [3], [4], [5] Tuần Nội dung thứ Số Số Tài liệu tiết tiết học tập, LT TH tham khảo PHẦN : HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG RỜI RẠC Chương : Mơ tả tốn học hệ thống điều khiển rời rạc 12 7.1 Khái niệm [1], [2], [3], 7.2 Phép biến đổi Z [5] 7.3 Mô tả hệ thống rời rạc hàm truyền đạt - 7.4 Mơ tả tốn học hệ thống điều khiển số phương trình trạng thái Chương 8: Phân tích thiết kế hệ thống điều khiển 13 rời rạc [1], [2], [3], 8.1 Tính ổn định hệ xung – số [5] 8.2 Tính q trình q độ hệ thống rời rạc 8.3 Thiết kế điều khiển PID số 14 8.4.Tính điều khiển quan sát hệ điều [1], [2], [3], [5] khiển số 15 15 Thảo luận, chữa tập: chương 5, 6, 7, (trên lớp) Thảo luận, chữa tập: chương 5, 6, 7, (trực tuyến) [1], [2], [3], [4], [5] [1], [2], [3], [4], [5] MA TRẬN MỨC ĐỘ ĐÓNG GÓP CỦA NỘI DUNG GIẢNG DẠY ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC CHUẨN ĐẦU RA CỦA HỌC PHẦN Mức 1: Thấp Mức 2: Trung bình Mức 3: Cao Chương Chuẩn đầu học phần Nội dung giảng dạy G1.2.1 G1.3.1 G2.1.1 G3.1.1 PHẦN MỞ ĐẦU Chương 1: Khái niệm chung điều khiển tự động 1.1 Các khái niệm 1.2 Các nguyên tắc điều khiển 344 2 G3.2.1 Chương Chuẩn đầu học phần Nội dung giảng dạy G1.2.1 G1.3.1 G2.1.1 G3.1.1 G3.2.1 1.3 Phân loại hệ thống điều khiển tự động 1.4 Lịch sử phát triển lý thuyết điều khiển tự động 1.5 Một số ví dụ hệ thống điều khiển 2 PHẦN : HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TUYẾN TÍNH LIÊN TỤC Chương 2: Mơ hình tốn học hệ thống điều khiển liên tục 2.1 Khái niệm mô hình tốn học 2 2.2 Phép biến đổi Laplace 2.3 Hàm truyền đạt 2 2.4 Phương trình trạng thái (PTTT) 2 2 Chương : Đặc tính động học hệ thống 3.1 Khái niệm đặc tính động học 3.2 Các khâu động học điển hình 3.3 Đặc tính động học hệ thống tự động 2 3 3 2 Chương 4: Khảo sát tính ổn định hệ thống ĐKTĐ 4.1 Khái niệm ổn định 4.2 Tiêu chuẩn ổn định đại số 3 3 3 3 4.3 Phương pháp quỹ đạo nghiệm số (QĐNS) 4.4 Tiêu chuẩn ổn định tần số 2 Chương 5: Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển 5.1 Các tiêu chuẩn chất lượng 5.2 Sai số xác lập 2 5.3.Đáp ứng độ 2 5.4 Các tiêu chuẩn tối ưu hóa đáp ứng độ 345 2 Chương Chuẩn đầu học phần Nội dung giảng dạy G1.2.1 G1.3.1 G2.1.1 G3.1.1 G3.2.1 2 Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển tuyến tính liên tục 6.1 Khái niệm 6.2 Ảnh hướng khâu hiệu 6.3 Thiết kế hệ thống dùng QĐNS 3 3 6.4 Thiết kế điều khiển PID 3 3 3 3 chỉnh đến chất lượng hệ thống 6.5 Thiết kế hệ thống điều khiển hồi tiếp trạng thái PHẦN HAI : HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG RỜI RẠC Chương : Mơ tả tốn học hệ thống điều khiển rời rạc 7.1 Khái niệm 7.2 Phép biến đổi Z 7.3 Mô tả hệ thống rời rạc hàm truyền đạt 2 2 2 2 7.4 Mơ tả tốn học hệ thống điều khiển số phương trình trạng thái Chương 8: Phân tích thiết kế hệ thống điều khiển rời rạc 8.1 Tính ổn định hệ thống rời rạc 8.2 Tính q trình q độ hệ thống rời rạc 8.3 Thiết kế điều khiển PID số 8.4 Tính điều khiển quan sát hệ điều khiển số 2 2 2 3 3 2 2 PHƯƠNG THỨC ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN TT Điểm Quy định thành (Theo QĐ Số: 686/QĐ- phần ĐHKTKTCN) Chuẩn đầu học phần G1.2.1 346 G1.3.1 G2.1.1 G3.1.1 G3.2.1 Kiểm tra thường xuyên + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 15 phút, hỏi đáp x x x x x x x x x X x x x x x x + Số lần: Tối thiểu lần/sinh viên + Hệ số: Kiểm tra định kỳ lần + Hình thức: Trắc nghiệm + Thời điểm: Tuần (sau học xong chương 4) + Hệ số: Kiểm tra định kỳ lần Điểm trình (40%) + Hình thức: Trắc nghiệm + Thời điểm: Tuần 11 (sau học xong chương 6) + Hệ số: Kiểm tra định kỳ lần + Hình thức: Tự luận + Thời điểm: Tuần 15 (sau kết thúc chương x 8) + Hệ số: Điểm chuyên cần: + Hình thức: Điểm danh theo thời gian tham gia học lớp + Hệ số: 347 Điểm thi + Hình thức: Trắc nghiệm kết thúc + Thời điểm: Theo lịch học phần thi học kỳ (60%) x x x x x + Tính chất: Bắt buộc Ghi chú: Số lần kiểm tra định kỳ số tín học phần PHƯƠNG PHÁP DẠY VÀ HỌC  Giảng viên giới thiệu học phần, tài liệu học tập, tài liệu tham khảo, địa website để tìm tư liệu liên quan đến môn học Nêu nội dung cốt lõi chương tổng kết chương, sử dụng giảng điện tử mơ hình giáo cụ trực quan giảng dạy Tập trung hướng dẫn học, tư vấn học, phản hồi kết thảo luận, tập lớn, kết kiểm tra nội dung lý thuyết mỡi chương  Các phương pháp giảng dạy áp dụng: Phương pháp thuyết trình; Phương pháp thảo luận nhóm; Phương pháp mơ phỏng; Phương pháp minh họa; Phương pháp miêu tả, làm mẫu, phương pháp giảng dạy online sử dụng LMS, ZOOM…  Sinh viên chuẩn bị chương, làm tập đầy đủ, trau dồi kỹ làm việc nhóm để chuẩn bị thảo luận  Trong trình học tập, sinh viên khuyến khích đặt câu hỏi phản biện, trình bày quan điểm, ý tưởng sáng tạo nhiều hình thức khác QUY ĐỊNH CỦA HỌC PHẦN 9.1 Quy định tham dự lớp học  Sinh viên/học viên có trách nhiệm tham dự đầy đủ buổi học Trong trường hợp nghỉ học lý bất khả kháng phải có giấy tờ chứng minh đầy đủ hợp lý  Sinh viên vắng 50% buổi học dù có lý hay khơng có lý bị coi khơng hồn thành khóa học phải đăng ký học lại vào học kỳ sau  Tham dự tiết học lý thuyết  Thực đầy đủ tập giao tài liệu học tập  Tham dự kiểm tra học kỳ  Tham dự thi kết thúc học phần  Chủ động tổ chức thực tự học 9.2 Quy định hành vi lớp học  Học phần thực nguyên tắc tôn trọng người học người dạy Mọi hành vi làm ảnh hưởng đến trình dạy học bị nghiêm cấm 348  Sinh viên phải học quy định Sinh viên trễ 15 phút sau học bắt đầu không tham dự buổi học  Tuyệt đối không làm ồn, gây ảnh hưởng đến người khác q trình học  Tuyệt đối khơng ăn uống, nhai kẹo cao su, sử dụng thiết bị điện thoại, máy nghe nhạc học 10 TÀI LIỆU HỌC TẬP, THAM KHẢO 10.1 Tài liệu học tập: [1] Ths Nguyễn Hải Bình, Ths Trần Quốc Đạt, Ths Hà Huy Giáp, Ths Phạm Văn Minh, Tài liệu học tập Lý thuyết điều khiển tự động, 2020 10.2 Tài liệu tham khảo: [2] Phạm Công Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [3] Huỳnh Thái Hoàng, Nguyễn Thị Phương Hà, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2018 [4] Nguyễn Thương Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động thông thường đại (Quyển - Hệ tuyến tính ), NXB Khoa học Kỹ thuật, 2009 [5] Nguyễn Phùng Quang, Matlab Simulink, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 11 HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN  Các Khoa, Bộ môn phổ biến đề cương chi tiết cho toàn thể giáo viên thực  Giảng viên phổ biến đề cương chi tiết cho sinh viên vào buổi học học phần Giảng viên thực theo đề cương chi tiết duyệt 349