HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Công nghệ thông tin 1254 BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ (Ban hành theo quyết định số 474ĐHKTKTCN ngày 21 9 2020 của Hiệu trưởng Trường Đại học Kinh tế- Kỹ thuật Công nghiệp) 1. THÔNG TIN CHUNG Tên học phần (tiếng Việt): HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ Tên học phần (tiếng Anh): AUTOMATIC CONTROL THEORY Mã học phần: 001282 KhoaBộ môn phụ trách: ĐiệnĐiều khiển và Tự động hóa Giảng viên phụ trách chính: Th.s Nguyễn Hải Bình Email: nhbinhuneti.edu.vn GV tham gia giảng dạy: Th.s Nguyễn Minh Đông, Th.s Hoàng Đình Cơ, Ths. Nguyễn Hải Bình, Ths. Thân Thị Thương Số tín chỉ: 3(39, 12, 90) Số tiết Lý thuyết: 39 Số tiết THTL: 12 Số tiết Tự học: 90 Tính chất của học phần: Bắt buộc Học phần học trước: Học phần tiên quyết : Lý thuyết điều khiển tự động Các yêu cầu của học phần: - Sinh viên phải có tài liệu học tập hoặc - Một tài liệu tham khảo trong mục 10.2 2. MÔ TẢ HỌC PHẦN Học phần hệ thống điều khiển số trang bị cho sinh viên những khái niệm chung về hệ thống điều khiển số: khái niệm, ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển tương tự với hệ điều khiển số, cấu trúc hệ điều khiển số, xử lý tín hiệu và phép biến đổi Z. Các phương pháp mô tả toán học hệ điều khiển số bằng phương trình sai phân, hàm truyền đạt, phương trình trạng thái. Khảo sát sự ổn định và phân tích chất lượng hệ điều khiển số thông qua các tiêu chuẩn Routh, Hurwitz, Jury, quỹ đạo nghiệm số và các chỉ tiêu chất lượng về đáp ứng quá độ, sai số, độ quá điều chỉnh. Các phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển số: 1255 quỹ đạo nghiệm số, bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái, PID số. Áp dụng các phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển số vào điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt; điều khiển tốc độ, dòng điện của động cơ một chiều và mô hình hóa mô phỏng bằng phần mềm MatlabSimulink. 3.MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN ĐỐI VỚI NGƯỜI HỌC Kiến thức Hiểu được quy trình tính toán, thiết kế, xây dựng bộ điều khiển dòng điện, tốc độ của động cơ điện một chiều. Tính toán, thiết kế bộ điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt. Tính toán, thiết kế bộ điều khiển được hệ chuyển động Robot Kỹ năng Khai thác sử dụng phần mềm MatlabSimulink để hỗ trợ tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển số bằng các phương pháp khác nhau Năng lực tự chủ và trách nhiệm - Nhận thức được tầm quan trọng của việc học tập và sẵn sàng học tiếp các chương trình nhằm nâng cao trình độ chuyên môn. - Làm chủ khoa học công nghệ và công cụ lao động tiên tiến trong thực tế; chịu được áp lực công việc, giải quyết hợp lý các vấn đề phát sinh và đề xuất các giải pháp để thực hiện công việc hiệu quả. - Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật và tác phong công nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật và các nguyên tắc an toàn nghề nghiệp; có trách nhiệm với công việc, tập thể và xã hội hội. 4. CHUẨN ĐẦU RA HỌC PHẦN Mã CĐR Mô tả CĐR học phần Sau khi học xong môn học này, người học có thể: CĐR của CTĐT G1 Về kiến thức G1.4.1 Hiểu được quy trình tính toán, thiết kế, xây dựng bộ điều khiển dòng điện, tốc độ của động cơ điện một chiều. 1.4.1 G1.4.2 Tính toán, thiết kế bộ điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt. 1.4.2 G1.4.3 Tính toán, thiết kế bộ điều khiển được hệ chuyển động Robot. 1.4.3 G2 Về kỹ năng G2.1.1 Khai thác sử dụng phần mềm MatlabSimulink để hỗ trợ tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển số bằng các phương pháp khác nhau. 2.1.1 G3 Năng lực tự chủ và trách nhiệm G3.1.1 Nhận thức được tầm quan trọng của việc học tập và sẵn sàng học tiếp các chương trình nhằm nâng cao trình độ chuyên môn. 3.1.1 G3.1.2 Làm chủ khoa học công nghệ và công cụ lao động tiên tiến trong 3.1.2 1256 thực tế; chịu được áp lực công việc, giải quyết hợp lý các vấn đề phát sinh và đề xuất các giải pháp để thực hiện công việc hiệu quả. G3.2.1 Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật và tác phong công nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật và các nguyên tắc an toàn nghề nghiệp; có trách nhiệm với công việc, tập thể và xã hội. 3.2.1 5. NỘI DUNG MÔN HỌC, KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY Tuần thứ Nội dung Số tiết LT Số tiết TH Tài liệu học tập, tham khảo 1 Chương 1: Những khái niệm cơ bản về hệ điều khiển số. 1.1.Khái niệm 1.1.1. Khái niệm chung về hệ điều khiển số 1.1.2.Ưu điểm và nhược điểm của điều khiển tương tự và điều khiển số 1.1.3. Phân loại hệ điều khiển số 1.2. Cấu trúc của hệ thống điều khiển số 1.3. Tín hiệu và xử lý tín hiệu số 1.3.1. Phân loại tín hiệu 1.3.2. Xử lý tín hiệu 1.4. Phép biến đổi Z 1.4.1. Định nghĩa 1.4.2. Tính chất của phép biến đổi Z 1.4.3. Biến đổi Z của các hàm cơ bản 1.4.4. Các phương pháp tìm biến đổi Z ngược 3 1, 2, 3, 4 2 Chương 2: Mô tả toán học hệ điều khiển số 2.1. Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng phương trình sai phân 2.2. Mô tả toán học hệ điều khiển số hàm truyền đạt 2.2.1. Hàm truyền đạt của hệ số 2.2.2. Tính hàm truyền hệ số từ sơ đồ khối 2.3 Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng bằng phương trình trạng thái 2.3.1. Thành lập phương trình trạng thái từ phương trình sai phân 3 1, 2, 3, 4 3 2.3.2. Thành lập phương trình trạng thái từ hàm truyền đạt 2.3.3.Thành lập phương trình trạng thái hệ số từ phương trình trạng thái hệ liên tục 2.3.4. Tìm hàm truyền đạt hệ số từ hệ phương trình trạng thái 2.4. Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng Matlab Simulink 3 1, 2, 3, 4, 5 4 Chương 3: Khảo sát ổn định và phân tích hệ điều 3 1, 2, 3, 1257 Tuần thứ Nội dung Số tiết LT Số tiết TH Tài liệu học tập, tham khảo khiển số 3.1. Khái niệm 3.2. Tiêu chuẩn ổn định đại số 3.2.1. Tiêu chuẩn Routh – Hurwitz mở rộng 3.2.2. Tiêu chuẩn Jury 3.2.3. Quỹ đạo nghiệm số 4 5 3.3. Chất lượng hệ thống rời rạc 3.3.1. Đáp ứng quá độ 3.3.2. Độ quá điều chỉnh 3.3.3. Sai số xác lập 3.4.Tính điều khiển được và tính quan sát được của hệ điều khiển số 3.5. Khảo sát tính ổn định của hệ thống điều khiển số trên Malab –simulink 3 1, 2, 3, 4, 5 6 Thảo luận, chữa bài tập chương 2-3 6 1, 2, 3, 4, 5 7 Chương 4 : Các phương pháp thiết kế hệ điều khiển số. 4.1. Khái niệm 4.2. Hàm truyền đạt của các khâu hiệu chỉnh. 4.2.1. Khâu tỉ lệ 4.2.2. Khâu vi phân 4.2.3. Bộ điều khiển PID số 4.2.4. Bộ điều khiển bù pha 3 1, 2, 3, 4, 5 8 4.3. Thiết kế hệ thống dùng quỹ đạo nghiệm số 4.3.1. Thiết kế bộ điều khiển sớm pha 4.3.2. Thiết kế bộ điều khiển trễ pha 4.3.3.Thiết kế bộ điều khiển sớm trễ pha 3 1, 2, 3, 4, 5 9 4.4. Thiết kế hệ thống dùng bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái 3 1, 2, 3, 4, 5 10 4.5. Thiết kế PID số 4.5.1. Phương pháp Zeigler – Nichols 4.5.2. Phương pháp giải tích 4.5.3. Thiết kế bộ PID số bằng Simulink 3 1, 2, 3, 4, 5 11 Chương 5: Thiết kế điều khiển số cho hệ thực 5.1. Hệ truyền động động cơ một chiều 5.1.1. Mô tả toán học động cơ một chiều 5.1.2. Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động điện động cơ một chiều 3 1, 2, 3, 4 1258 Tuần thứ Nội dung Số tiết LT Số tiết TH Tài liệu học tập, tham khảo 12 5.1.3. Điều khiển tốc độ động cơ bằng PID số 3 1, 2, 3, 4, 5 13 5.1.4. Điều khiển dòng điện động cơ bằng PID số 3 1, 2, 3, 4, 5 14 5.2. Hệ điều khiển quá trình 5.2.1.Mô tả toán học lò nhiệt 5.2.2. Thiết kế PID số cho lò nhiệt 5.2.3. Mô phỏng PID số cho lò nhiệt bằng Matlab - Simulink 3 1, 2, 3, 4, 5 15 Thảo luận, chữa bài tập chương 4-5 6 1, 2, 3, 4, 5 6. MA TRẬN MỨC ĐỘ ĐÓNG GÓP CỦA NỘI DUNG GIẢNG DẠY ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC CHUẨN ĐẦU RA CỦA HỌC PHẦN Mức Độ Tiêu chí đánh giá mức độ đóng góp của nội dung để đạt được CĐR học phần Kiến thức (G1…) Kỹ năng (G2…) Năng lực tự chủ và trách nhiệm (G3…) Mức 1: Thấp Nhớ, Hiểu Bắt chước Tiếp nhận Mức 2: Trung bình Vận dụng, Phân tích Vận Dụng, Chính xác Đáp ứng, Đánh giá Mức 3: Cao Đánh giá, sáng tạo Thành thạo, Bản cứng Tổ chức, đặc trưng hoá (Lưu ý: Khi đánh giá mức độ đóng góp từng “nội dung giảng dạy” tới các tiêu chuẩn (Gx.x.x) sẽ ảnh hưởng tới việc phân bổ thời lượng giảng dạy của từng phần nội dung giảng dạy và mức độ ưu tiên kiểm tra đánh giá nội dung đó). Chương Nội dung giảng dạy Chuẩn đầu ra học phần G1.4.1 G1.4.2 G1.4.3 G2.1.1 G3.1.1 G3.1.2 G3.2.1 1 Chương 1: Những khái niệm cơ bản về hệ điều khiển số 1.1.Khái niệm 3 3 1.2. Cấu trúc của hệ thống điều khiển số 3 3 1.3. Tín hiệu và xử lý tín hiệu số 3 3 1.4. Phép biến đổi Z 3 3 2 Chương 2: Mô tả toán học hệ điều khiển số 2.1. Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng phương trình sai phân 3 3 2.2. Mô tả toán học hệ điều khiển số hàm 3 3 1259 truyền đạt 2.3 Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng bằng phương trình trạng thái 3 3 2.4. Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng Matlab Simulink 3 3 3 3 Chương 3: Khảo sát ổn định và phân tích hệ điều khiển số 3.1. Khái niệm 2 2 2 3 3 3.2. Tiêu chuẩn ổn định đại số 2 2 2 3 3 3.3. Chất lượng hệ thống rời rạc 2 2 2 3 3 3.4.Tính điều khiển được và tính quan sát được của hệ điều khiển số 2 2 2 3 3 3.5. Khảo sát tính ổn định của hệ thống điều khiển số trên Malab - simulink 2 2 2 3 3 3 3 4 Chương 4 : Các phương pháp thiết kế hệ điều khiển số 4.1. Khái niệm 2 2 2 3 3 4.2. Hàm truyền đạt của các khâu hiệu chỉnh 2 2 2 3 3 3 4.3. Thiết kế hệ thống dùng quỹ đạo nghiệm số 2 2 2 3 3 3 4.4. Thiết kế hệ thống dùng bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái 2 2 2 3 3 3 4.5. Thiết kế PID số 2 2 2 3 3 3 5 Chương 5: Thiết kế điều khiển số cho hệ thực 5.1. Hệ truyền động động cơ một chiều 2 2 2 3 3 3 3 5.2. Hệ điều khiển quá trình 2 2 2 3 3 3 3 7. PHƯƠNG THỨC ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN TT Điểm thành phần ( Tỷ lệ ) Quy định (Theo QĐ số 686QĐ- ĐHKTKTCN ngày 10102018 Chuẩn đầu ra học phần G1.4.1 G1.4.2 G1.4.3 G2.1.1 G3.1.1 G3.1.2 G3.2.1 1260 1 Điểm quá trình (40) 1. Kiểm tra thường xuyên x x x x x x + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 15 phút, hỏi đáp + Số lần: Tối thiểu 1 lầnsinh viên + Hệ số: 1 2. Kiểm tra định kỳ lần 1 x x x x + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 45 phút, hỏi đáp. + Thời điểm: Tuần 5 ( sau khi kết thúc chương 3) + Hệ số: 2 3. Kiểm tra định kỳ lần 2 x x x x x + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 45 phút, hỏi đáp + Thời điểm: Tuần 10 ( sau khi kết thúc chương 4) + Hệ số: 2 4. Kiểm tra định kỳ lần 3 x x x x x x x + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 45 phút, hỏi đáp + Thời điểm: Tuần 14 ( sau khi kết thúc chương 5) + Hệ số: 2 5. Kiểm tra chuyên cần x x x x x x + Hình thức: Điểm danh theo thời gian tham gia học trên lớp + Hệ số: 3 2 Điểm thi kết thúc học phần (60) Hình thức: Tự luận x x x x x x x + Thời điểm: Theo lịch thi học kỳ + Tính chất: Bắt buộc Ghi chú: Thang điểm đánh giá là thang điểm 10 1261 Số lần kiểm tra định kỳ bằng số tín chỉ học phần 8. PHƯƠNG PHÁP DẠY VÀ HỌC  Giảng viên giới thiệu học phần, tài liệu học tập, tài liệu tham khảo, các địa chỉ website để tìm tư liệu liên quan đến môn học. Nêu nội dung...

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ (Ban hành theo quyết định số 474/ĐHKTKTCN ngày 21/ 9 /2020 của Hiệu trưởng Trường Đại học Kinh tế- Kỹ thuật Công nghiệp) 1 THÔNG TIN CHUNG Tên học phần (tiếng Việt): HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ Tên học phần (tiếng Anh): AUTOMATIC CONTROL THEORY Mã học phần: 001282 Khoa/Bộ môn phụ trách: Điện/Điều khiển và Tự động hóa Giảng viên phụ trách chính: Th.s Nguyễn Hải Bình Email: nhbinh@uneti.edu.vn GV tham gia giảng dạy: Th.s Nguyễn Minh Đông, Th.s Hoàng Đình Cơ, Ths Nguyễn Hải Bình, Ths Thân Thị Thương Số tín chỉ: 3(39, 12, 90) Số tiết Lý thuyết: 39 Số tiết TH/TL: 12 Số tiết Tự học: 90 Bắt buộc Tính chất của học phần: Học phần học trước: Lý thuyết điều khiển tự động Học phần tiên quyết : - Sinh viên phải có tài liệu học tập hoặc Các yêu cầu của học phần: - Một tài liệu tham khảo trong mục 10.2 2 MÔ TẢ HỌC PHẦN Học phần hệ thống điều khiển số trang bị cho sinh viên những khái niệm chung về hệ thống điều khiển số: khái niệm, ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển tương tự với hệ điều khiển số, cấu trúc hệ điều khiển số, xử lý tín hiệu và phép biến đổi Z Các phương pháp mô tả toán học hệ điều khiển số bằng phương trình sai phân, hàm truyền đạt, phương trình trạng thái Khảo sát sự ổn định và phân tích chất lượng hệ điều khiển số thông qua các tiêu chuẩn Routh, Hurwitz, Jury, quỹ đạo nghiệm số và các chỉ tiêu chất lượng về đáp ứng quá độ, sai số, độ quá điều chỉnh Các phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển số: 1254 quỹ đạo nghiệm số, bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái, PID số Áp dụng các phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển số vào điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt; điều khiển tốc độ, dòng điện của động cơ một chiều và mô hình hóa mô phỏng bằng phần mềm Matlab/Simulink 3.MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN ĐỐI VỚI NGƯỜI HỌC Kiến thức Hiểu được quy trình tính toán, thiết kế, xây dựng bộ điều khiển dòng điện, tốc độ của động cơ điện một chiều Tính toán, thiết kế bộ điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt Tính toán, thiết kế bộ điều khiển được hệ chuyển động Robot Kỹ năng Khai thác sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để hỗ trợ tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển số bằng các phương pháp khác nhau Năng lực tự chủ và trách nhiệm - Nhận thức được tầm quan trọng của việc học tập và sẵn sàng học tiếp các chương trình nhằm nâng cao trình độ chuyên môn - Làm chủ khoa học công nghệ và công cụ lao động tiên tiến trong thực tế; chịu được áp lực công việc, giải quyết hợp lý các vấn đề phát sinh và đề xuất các giải pháp để thực hiện công việc hiệu quả - Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật và tác phong công nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật và các nguyên tắc an toàn nghề nghiệp; có trách nhiệm với công việc, tập thể và xã hội hội 4 CHUẨN ĐẦU RA HỌC PHẦN Mã Mô tả CĐR học phần CĐR của CĐR Sau khi học xong môn học này, người học có thể: CTĐT G1 1.4.1 Về kiến thức G1.4.1 Hiểu được quy trình tính toán, thiết kế, xây dựng bộ điều khiển 1.4.2 dòng điện, tốc độ của động cơ điện một chiều 1.4.3 G1.4.2 Tính toán, thiết kế bộ điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt 2.1.1 G1.4.3 Tính toán, thiết kế bộ điều khiển được hệ chuyển động Robot 3.1.1 G2 Về kỹ năng 3.1.2 G2.1.1 Khai thác sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để hỗ trợ tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển số bằng các phương pháp khác G3 nhau G3.1.1 Năng lực tự chủ và trách nhiệm G3.1.2 Nhận thức được tầm quan trọng của việc học tập và sẵn sàng học tiếp các chương trình nhằm nâng cao trình độ chuyên môn Làm chủ khoa học công nghệ và công cụ lao động tiên tiến trong 1255 thực tế; chịu được áp lực công việc, giải quyết hợp lý các vấn đề 3.2.1 phát sinh và đề xuất các giải pháp để thực hiện công việc hiệu quả Tài liệu học tập, G3.2.1 Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật và tác phong công tham khảo nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật và các nguyên tắc an toàn nghề nghiệp; có trách nhiệm với công việc, tập thể và xã hội [1], [2], [3], [4] 5 NỘI DUNG MÔN HỌC, KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY [1], [2], [3], Tuần Nội dung Số Số [4] thứ tiết tiết LT TH [1], [2], [3], [4], [5] Chương 1: Những khái niệm cơ bản về hệ điều [1], [2], [3], khiển số 1.1.Khái niệm 1.1.1 Khái niệm chung về hệ điều khiển số 1.1.2.Ưu điểm và nhược điểm của điều khiển tương tự và điều khiển số 1.1.3 Phân loại hệ điều khiển số 1.2 Cấu trúc của hệ thống điều khiển số 1 1.3 Tín hiệu và xử lý tín hiệu số 3 1.3.1 Phân loại tín hiệu 1.3.2 Xử lý tín hiệu 1.4 Phép biến đổi Z 1.4.1 Định nghĩa 1.4.2 Tính chất của phép biến đổi Z 1.4.3 Biến đổi Z của các hàm cơ bản 1.4.4 Các phương pháp tìm biến đổi Z ngược Chương 2: Mô tả toán học hệ điều khiển số 2.1 Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng phương trình sai phân 2.2 Mô tả toán học hệ điều khiển số hàm truyền đạt 2 2.2.1 Hàm truyền đạt của hệ số 3 2.2.2 Tính hàm truyền hệ số từ sơ đồ khối 2.3 Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng bằng phương trình trạng thái 2.3.1 Thành lập phương trình trạng thái từ phương trình sai phân 2.3.2 Thành lập phương trình trạng thái từ hàm truyền đạt 2.3.3.Thành lập phương trình trạng thái hệ số từ 3 phương trình trạng thái hệ liên tục 3 2.3.4 Tìm hàm truyền đạt hệ số từ hệ phương trình trạng thái 2.4 Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng Matlab Simulink 4 Chương 3: Khảo sát ổn định và phân tích hệ điều 3 1256 Tuần Số Số Tài liệu thứ Nội dung tiết tiết học tập, TH tham khảo LT khiển số [4] 3.1 Khái niệm 3.2 Tiêu chuẩn ổn định đại số [1], [2], [3], 3.2.1 Tiêu chuẩn Routh – Hurwitz mở rộng [4], [5] 3.2.2 Tiêu chuẩn Jury 3.2.3 Quỹ đạo nghiệm số 6 [1], [2], [3], [4], [5] 3.3 Chất lượng hệ thống rời rạc [1], [2], [3], 3.3.1 Đáp ứng quá độ [4], [5] 3.3.2 Độ quá điều chỉnh [1], [2], [3], [4], [5] 5 3.3.3 Sai số xác lập 3 [1], [2], [3], 3.4.Tính điều khiển được và tính quan sát được của [4], [5] hệ điều khiển số [1], [2], [3], [4], [5] 3.5 Khảo sát tính ổn định của hệ thống điều khiển số [1], [2], [3], trên Malab –simulink [4] 6 Thảo luận, chữa bài tập chương 2-3 Chương 4 : Các phương pháp thiết kế hệ điều khiển số 4.1 Khái niệm 4.2 Hàm truyền đạt của các khâu hiệu chỉnh 7 4.2.1 Khâu tỉ lệ 3 4.2.2 Khâu vi phân 4.2.3 Bộ điều khiển PID số 4.2.4 Bộ điều khiển bù pha 4.3 Thiết kế hệ thống dùng quỹ đạo nghiệm số 8 4.3.1 Thiết kế bộ điều khiển sớm pha 3 4.3.2 Thiết kế bộ điều khiển trễ pha 4.3.3.Thiết kế bộ điều khiển sớm trễ pha 4.4 Thiết kế hệ thống dùng bộ điều khiển hồi tiếp 9 trạng thái 3 4.5 Thiết kế PID số 10 4.5.1 Phương pháp Zeigler – Nichols 3 4.5.2 Phương pháp giải tích 4.5.3 Thiết kế bộ PID số bằng Simulink Chương 5: Thiết kế điều khiển số cho hệ thực 5.1 Hệ truyền động động cơ một chiều 11 5.1.1 Mô tả toán học động cơ một chiều 3 5.1.2 Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động điện động cơ một chiều 1257 Tuần Số Số Tài liệu thứ Nội dung tiết tiết học tập, TH tham khảo LT [1], [2], [3], 12 5.1.3 Điều khiển tốc độ động cơ bằng PID số 3 [4], [5] 13 5.1.4 Điều khiển dòng điện động cơ bằng PID số 3 [1], [2], [3], [4], [5] 5.2 Hệ điều khiển quá trình [1], [2], [3], 5.2.1.Mô tả toán học lò nhiệt [4], [5] 14 5.2.2 Thiết kế PID số cho lò nhiệt 3 6 [1], [2], [3], [4], [5] 5.2.3 Mô phỏng PID số cho lò nhiệt bằng Matlab - Simulink 15 Thảo luận, chữa bài tập chương 4-5 6 MA TRẬN MỨC ĐỘ ĐÓNG GÓP CỦA NỘI DUNG GIẢNG DẠY ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC CHUẨN ĐẦU RA CỦA HỌC PHẦN Tiêu chí đánh giá mức độ đóng góp của nội dung để đạt được CĐR học phần Mức Độ Kiến thức (G1…) Kỹ năng (G2…) Năng lực tự chủ và trách Mức 1: Thấp nhiệm (G3…) Nhớ, Hiểu Bắt chước Tiếp nhận Mức 2: Trung Vận dụng, Phân tích Vận Dụng, Chính xác Đáp ứng, Đánh giá bình Mức 3: Cao Đánh giá, sáng tạo Thành thạo, Bản cứng Tổ chức, đặc trưng hoá (Lưu ý: Khi đánh giá mức độ đóng góp từng “nội dung giảng dạy” tới các tiêu chuẩn (Gx.x.x) sẽ ảnh hưởng tới việc phân bổ thời lượng giảng dạy của từng phần nội dung giảng dạy và mức độ ưu tiên kiểm tra đánh giá nội dung đó) Chương Nội dung giảng dạy Chuẩn đầu ra học phần 1 G1.4.1 G1.4.2 G1.4.3 G2.1.1 G3.1.1 G3.1.2 G3.2.1 2 Chương 1: Những khái niệm cơ bản về hệ điều khiển số 1.1.Khái niệm 3 3 1.2 Cấu trúc của hệ 3 thống điều khiển số 3 1.3 Tín hiệu và xử lý 3 tín hiệu số 3 1.4 Phép biến đổi Z 3 3 Chương 2: Mô tả toán học hệ điều khiển số 2.1 Mô tả toán học hệ 3 điều khiển số bằng 3 phương trình sai phân 2.2 Mô tả toán học hệ 3 3 điều khiển số hàm 1258 truyền đạt 2.3 Mô tả toán học hệ 3 điều khiển số bằng bằng 3 phương trình trạng thái 2.4 Mô tả toán học hệ 3 điều khiển số bằng Matlab Simulink 3 3 Chương 3: Khảo sát ổn định và phân tích hệ điều khiển số 3.1 Khái niệm 2 2 2 3 3 3.2 Tiêu chuẩn ổn định đại số 2 2 2 3 3 3 3.3 Chất lượng hệ 2 2 2 3 3 thống rời rạc 3.4.Tính điều khiển 2 2 3 3 được và tính quan sát được của hệ điều khiển 2 số 3.5 Khảo sát tính ổn 2 2 3 3 3 3 định của hệ thống điều 2 khiển số trên Malab - simulink Chương 4 : Các phương pháp thiết kế hệ điều khiển số 4.1 Khái niệm 2 2 2 3 3 4.2 Hàm truyền đạt của 2 2 2 3 3 3 các khâu hiệu chỉnh 4 4.3 Thiết kế hệ thống 3 dùng quỹ đạo nghiệm 2 2 2 3 3 số 4.4 Thiết kế hệ thống 3 dùng bộ điều khiển hồi 2 2 2 3 3 tiếp trạng thái 4.5 Thiết kế PID số 2 2 2 3 3 3 Chương 5: Thiết kế điều khiển số cho hệ thực 5.1 Hệ truyền động 2 2 2 3 3 3 3 5 động cơ một chiều 5.2 Hệ điều khiển quá trình 2 2 2 3 3 3 3 7 PHƯƠNG THỨC ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN Điểm Chuẩn đầu ra học phần thành Quy định G1.4.1 G1.4.2 G1.4.3 G2.1.1 G3.1.1 G3.1.2 G3.2.1 TT phần (Theo QĐ số 686/QĐ- ( Tỷ ĐHKTKTCN ngày lệ %) 10/10/2018 1259 1 Kiểm tra thường xuyên + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm x x x x x x tra 15 phút, hỏi đáp + Số lần: Tối thiểu 1 lần/sinh viên + Hệ số: 1 2 Kiểm tra định kỳ lần 1 + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 45 phút, hỏi đáp x x x x + Thời điểm: Tuần 5 ( sau khi kết thúc chương 3) + Hệ số: 2 3 Kiểm tra định kỳ lần 2 Điểm + Hình thức: Tham 1 quá gia thảo luận, kiểm trình tra 45 phút, hỏi đáp (40%) + Thời điểm: Tuần x x x x x 10 ( sau khi kết thúc chương 4) + Hệ số: 2 4 Kiểm tra định kỳ lần 3 + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 45 phút, hỏi đáp x x x x x x x + Thời điểm: Tuần 14 ( sau khi kết thúc chương 5) + Hệ số: 2 5 Kiểm tra chuyên cần + Hình thức: Điểm x x x x x x danh theo thời gian tham gia học trên lớp + Hệ số: 3 Điểm Hình thức: Tự luận thi + Thời điểm: Theo kết lịch thi học kỳ 2 thúc x x x x x x x học + Tính chất: Bắt phần buộc (60%) Ghi chú: Thang điểm đánh giá là thang điểm 10 1260 Số lần kiểm tra định kỳ bằng số tín chỉ học phần 8 PHƯƠNG PHÁP DẠY VÀ HỌC  Giảng viên giới thiệu học phần, tài liệu học tập, tài liệu tham khảo, các địa chỉ website để tìm tư liệu liên quan đến môn học Nêu nội dung cốt lõi của chương và tổng kết chương, sử dụng bài giảng điện tử và các mô hình giáo cụ trực quan trong giảng dạy Tập trung hướng dẫn học, tư vấn học, phản hồi kết quả thảo luận, bài tập lớn, kết quả kiểm tra và các nội dung lý thuyết chính mỗi chương  Các phương pháp giảng dạy có thể áp dụng: Hình thức giảng dạy: Trực tiếp; Trực tuyến; Kết hợp trực tiếp và trực tuyến (Tùy theo từng học phần GV áp dụng phương pháp giảng dạy phù hợp) Thuyết trình X Đàm thoại X Thảo luận nhóm □ Phát vấn X Mô phỏng X Tình huống □ Minh họa x Dạy học thực hành □ Thu thập số liệu □ Phân tích, xử lý số □ Trình bày báo cáo □ Tự học □ liệu khoa học Khác □ … □ …… □  Sinh viên chuẩn bị bài từng chương, làm bài tập đầy đủ, trau dồi kỹ năng làm việc nhóm để chuẩn bị bài thảo luận  Trong quá trình học tập, sinh viên được khuyến khích đặt câu hỏi phản biện, trình bày quan điểm, các ý tưởng sáng tạo mới dưới nhiều hình thức khác nhau 9 QUY ĐỊNH CỦA HỌC PHẦN 9.1 Quy định về tham dự lớp học  Sinh viên/học viên có trách nhiệm tham dự đầy đủ các buổi học Trong trường hợp nghỉ học do lý do bất khả kháng thì phải có giấy tờ chứng minh đầy đủ và hợp lý  Sinh viên vắng quá 50% buổi học dù có lý do hay không có lý do đều bị coi như không hoàn thành khóa học và phải đăng ký học lại vào học kỳ sau  Tham dự các tiết học lý thuyết  Thực hiện đầy đủ các bài tập được giao trong cuốn tài liệu học tập  Tham dự kiểm tra giữa học kỳ  Tham dự thi kết thúc học phần  Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học 9.2 Quy định về hành vi lớp học  Học phần được thực hiện trên nguyên tắc tôn trọng người học và người dạy Mọi hành vi làm ảnh hưởng đến quá trình dạy và học đều bị nghiêm cấm  Sinh viên phải đi học đúng giờ quy định Sinh viên đi trễ quá 15 phút sau khi giờ học bắt đầu sẽ không được tham dự buổi học 1261  Tuyệt đối không làm ồn, gây ảnh hưởng đến người khác trong quá trình học  Tuyệt đối không được ăn uống, nhai kẹo cao su, sử dụng các thiết bị như điện thoại, máy nghe nhạc trong giờ học 10 TÀI LIỆU HỌC TẬP, THAM KHẢO 10.1 Tài liệu học tập: [1] Nguyễn Hải Bình, Hoàng Đình Cơ, Nguyễn Minh Đông, Tài liệu học tập Hệ thống điều khiển số, 2019 10.2 Tài liệu tham khảo: [2] Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Đại học Quốc Gia TPHCM, 2018 [3] Nguyễn Thương Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động thông thường và hiện đại (quyển 2 Hệ xung – số), NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2009 [4] Lại Khắc Lãi – Nguyễn Như Hiển, Giáo trình Điều khiển số, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007 [5] Nguyễn Phùng Quang, Matlab và Simulink, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2006 11 HƯỚNG DẪN SINH VIÊN TỰ HỌC TUẦN NỘI DUNG LÝ THỰC NHIỆM VỤ CỦA SINH VIÊN HÀNH THUYẾT (TIẾT) 1 Chương 1: Những khái (TIẾT) niệm cơ bản về hệ điều khiển số 3 1.1.Khái niệm + Chuẩn bị TLHT hoặc giáo trình + Nghiên cứu trước: 1.1.1 Khái niệm chung +Tài liệu [1]: nội dung từ mục 1.1 về hệ điều khiển số đến 1.4, Chương 1; + Đọc tài liệu tham khảo [1], [2]; 1.1.2.Ưu điểm và nhược [3], [4] điểm của điều khiển tương + Tra cứu nội dung về khái niệm tự và điều khiển số chung về hệ điều khiển số -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo luận 1.1.3 Phân loại hệ điều chương 1 khiển số + Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình 1.2 Cấu trúc của hệ thống điều khiển số 1.3 Tín hiệu và xử lý tín hiệu số 1.3.1 Phân loại tín hiệu 1.3.2 Xử lý tín hiệu 1.4 Phép biến đổi Z 1.4.1 Định nghĩa 1.4.2 Tính chất của phép biến đổi Z 1.4.3 Biến đổi Z của các 1262 hàm cơ bản 1.4.4 Các phương pháp tìm biến đổi Z ngược 2 Chương 2: Mô tả toán học 3 - Ôn lại nội dung chương 1 đã học - Nghiên cứu trước: hệ điều khiển số + Tài liệu [1]: nội dung từ mục 2.1 đến 2.3.1, Chương 2 2.1 Mô tả toán học hệ điều + Đọc tài liệu tham khảo [1], [2]; khiển số bằng phương trình sai phân [3], [4] 2.2 Mô tả toán học hệ điều +Tra cứu nội dung về các phương khiển số hàm truyền đạt pháp mô tả toán học hệ điều khiển số 2.2.1 Hàm truyền đạt -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo của hệ số luận chương 2 - Tnh lập nhóm sinh viên để làm 2.2.2 Tính hàm truyền bài tập thuyết trình hệ số từ sơ đồ khối - Ôn lại nội dung chương 1 đã học 2.3 Mô tả toán học hệ điều - Nghiên cứu trước: khiển số bằng bằng phương + Tài liệu [1]: nội dung từ mục trình trạng thái 2.3.2 đến 2.4, Chương 2 + Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], 2.3.1 Thành lập phương [3], [4], [5] trình trạng thái từ phương +Tra cứu nội dung về các phương trình sai phân pháp mô tả toán học hệ điều khiển số 3 2.3.2 Thành lập phương 3 -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo luận chương 2 trình trạng thái từ hàm - Ứng dụng phần mềm Matlab để mô tả toán học hệ điều khiển số truyền đạt - Tnh lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình 2.3.3.Thành lập phương - Ôn lại nội dung chương 2 đã học - Nghiên cứu trước: trình trạng thái hệ số từ + Tài liệu [1]: nội dung mục 3.1, 3.2 Chương 3 phương trình trạng thái hệ + Đọc tài liệu tham khảo [1], [2]; liên tục [3], [4] 2.3.4 Tìm hàm truyền +Tra cứu nội dung về Các tiêu chuẩn ổn định của hệ ĐK số đạt hệ số từ hệ phương trình -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo luận chương 3 trạng thái - Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình 2.4 Mô tả toán học hệ điều - Ôn lại nội dung chương 3 đã học khiển số bằng Matlab Simulink 4 Chương 3: Khảo sát ổn 3 định và phân tích hệ điều 3 khiển số 1263 3.1 Khái niệm 3.2 Tiêu chuẩn ổn định đại số 3.2.1 Tiêu chuẩn Routh – Hurwitz mở rộng 3.2.2 Tiêu chuẩn Jury 3.2.3 Quỹ đạo nghiệm số 5 3.3 Chất lượng hệ thống rời rạc 3 - Nghiên cứu trước: 3.3.1 Đáp ứng quá độ + Tài liệu [1]: nội dung mục 3.3, 3.3.2 Độ quá điều chỉnh 3 3.5 Chương 3 3.3.3 Sai số xác lập + Đọc tài liệu tham khảo [1], [2]; 3 3.4.Tính điều khiển được và 1264 [3], [4], [5] tính quan sát được của hệ điều khiển số +Tra cứu nội dung về chỉ tiêu chất 3.5 Khảo sát tính ổn định lượng hệ ĐK số của hệ thống điều khiển số -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo trên Malab –simulink luận chương 3 - Ứng dụng phần mềm Matlab để 6 Thảo luận, chữa bài tập mô tả toán học hệ điều khiển số - Thành lập nhóm sinh viên để chương 2-3 (trên lớp) làm bài tập thuyết trình 6 Thảo luận, chữa bài tập 3 Chuẩn bị bài báo cáo slide của nhóm đã thực hiện để trình bày ( chương 2-3 (trực tuyến) theo yêu cầu của GV) 7 Chương 4 : Các phương 3 Chuẩn bị bài báo cáo slide của pháp thiết kế hệ điều khiển nhóm đã thực hiện để trình bày ( số theo yêu cầu của GV) 4.1 Khái niệm - Ôn lại nội dung chương 3 đã học 4.2 Hàm truyền đạt của các - Nghiên cứu trước: khâu hiệu chỉnh + Tài liệu [1]: nội dung từ mục 4.2.1 Khâu tỉ lệ 4.1 và 4.2.4, Chương 4 4.2.2 Khâu vi phân + Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], 4.2.3 Bộ điều khiển [3],[4], [5] PID số + Tra cứu nội dung về hàm truyền 4.2.4 Bộ điều khiển bù đặt của các khâu hiệu chỉnh pha -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo 8 4.3 Thiết kế hệ thống dùng luận chương 4 quỹ đạo nghiệm số - Thành lập nhóm sinh viên để 4.3.1 Thiết kế bộ điều làm bài tập thuyết trình khiển sớm pha 4.3.2 Thiết kế bộ điều - Ôn lại nội dung chương 4 đã học khiển trễ pha - Nghiên cứu trước: 4.3.3.Thiết kế bộ điều + Tài liệu [1]: nội dung mục 4.3 , khiển sớm trễ pha Chương 4 + Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], 9 4.4 Thiết kế hệ thống dùng [3],[4], [5] bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái + Tra cứu nội dung về phương pháp thiết kế HTĐKS dùng quỹ đạo nghiệm số -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo luận chương 4 - Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình - Ôn lại nội dung chương 4 đã học - Nghiên cứu trước: + Tài liệu [1]: nội dung mục 4.4, Chương 4 10 3 + Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], 4.5 Thiết kế PID số [3], [4], [5] 4.5.1 Phương pháp + Tra cứu nội dung về phương Zeigler – Nichols pháp thiết kế hệ thống dùng bộ 4.5.2 Phương pháp giải điều khiển hồi tiếp trạng thái -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo tích luận chương 4 4.5.3 Thiết kế bộ PID - Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình số bằng Simulink - Ôn lại nội dung chương 4 đã học - Nghiên cứu trước: 11 3 + Tài liệu [1]: nội dung mục 4.5, Chương 6 Chương 5: Thiết kế điều + Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], khiển số cho hệ thực 5.1 Hệ truyền động động cơ [3], [4], [5] một chiều + Tra cứu nội dung về các phương 5.1.1 Mô tả toán học pháp thiết kế bộ điều khiển PID động cơ một chiều số -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo 5.1.2 Sơ đồ cấu trúc hệ luận chương 4 - Thành lập nhóm sinh viên để truyền động điện động cơ làm bài tập thuyết trình - Ứng dụng phần mềm Matlab để một chiều thiết kế bộ điều khiển PID số - Ôn lại nội dung chương 4 đã học 12 5.1.3 Điều khiển tốc độ 3 ( mục 6.4) động cơ bằng PID số - Nghiên cứu trước: + Tài liệu [1]: nội dung mục 5.1, Chương 6 + Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], [3], [4], [5] + Tra cứu nội dung về mô tả toán học và sơ đồ cấu trúc hệ truyền động động cơ1 chiều -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo luận chương 5 - Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình - Ôn lại nội dung chương 5 đã học - Nghiên cứu trước: + Tài liệu [1]: nội dung mục 5.1.3, Chương 7 + Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], [3], [5] + Tra cứu nội dung về điều khiển tốc độ động cơ bằng PID số -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo luận chương 5 1265 13 5.1.4 Điều khiển dòng 3 - Thành lập nhóm sinh viên để điện động cơ bằng PID số làm bài tập thuyết trình - Ứng dụng phần mềm Matlab để 14 3 mô tả toán học hệ điều khiển rời rạc 5.2 Hệ điều khiển quá trình - Ôn lại nội dung chương 5 đã học - Nghiên cứu trước: 5.2.1.Mô tả toán học lò + Tài liệu [1]: nội dung mục 5.1.4, nhiệt Chương 5 + Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], 5.2.2 Thiết kế PID số [3], [5] cho lò nhiệt + Tra cứu nội dung về điều khiển dòng điện động cơ bằng PID số 5.2.3 Mô phỏng PID số -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo cho lò nhiệt bằng Matlab - luận chương 5 Simulink - Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình 15 Thảo luận, chữa bài tập: - Ôn lại nội dung chương 5 đã học chương 4,5 (trên lớp) - Nghiên cứu trước: + Tài liệu [1]: nội dung mục 5.2, 15 Thảo luận, chữa bài tập: Chương 8 chương 4,5 (trực tuyến) + Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], [3], [4], [5] + Tra cứu nội dung về thiết kế độ điều khiển PID số cho lò nhiệt -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo luận chương 5 - Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình - Ứng dụng phần mềm Matlab để thiết kế bộ điều khiển PID số 3 Chuẩn bị bài báo cáo slide của nhóm đã thực hiện để trình bày ( theo yêu cầu của GV) 3 Chuẩn bị bài báo cáo slide của nhóm đã thực hiện để trình bày ( theo yêu cầu của GV) 12 HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN  Khoa, bộ môn phổ biến đề cương chi tiết cho toàn thể giảng viên thực hiện  Giảng viên phổ biến đề cương chi tiết cho sinh viên vào buổi học đầu tiên của học phần  Giảng viên thực hiện theo đúng đề cương chi tiết đã được duyệt Hà Nội, ngày tháng năm 2020 TRƯỞNG BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA HIỆU TRƯỞNG 1266